apostila fundacoes

FUNDAÇÕES1 – DEFINIÇÃO

2 – EXAME DO TERRENO

3 – EQUIPAMENTOS DE SONDAGEM

4 – PRINCÍPIOS GERAIS DA APTIDÃO DE SUPORTE DE UM SOLO RESISTENTE

5 – ESPECIFICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE FUNDAÇÃO

6 – CONSIDERAÇÕES SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES

7 – CLASSIFICAÇÃO DAS FUNDAÇÕES

8 – ALICERCES E SAPATAS

9 – ESTACAS

10 – ESTACAS DE SUSTENTAÇÃO

11 – ESTACAS DE CONTENÇAÕ

12 - TUBULÕES

GLOSSÁRIO

NORMAS TÉCNICAS

BIBLIOGRAFIA

1 – DEFINIÇÃO

Chama-se fundação a parte de uma estrutura que transmite ao terreno subjacente a carga da obra. Na figura a seguir, pode-se visualizar e revisar os elementos que constituem uma edificação.

sup

rae

stru

tura

Infr

ae

stru

tura

Alic erc e ou ba ld rame

Solo resistente

Fun

da

çõ

es

Soco ou p ed esta l

Pé-d ire ito

Estrutura d ac oberturaTelhamento da c obertura

Paredede vedaç ão

Parededivisória

Esquema dos elementos de uma edificação

2/41

2 – EXAME DO TERRENO

Muitas vezes o aspecto de um solo leva o técnico a considera-lo firme. No entanto, um exame mais cuidadoso pode mostrar tratar-se de solo altamente compressível, exigindo consolidação prévia. Este exame denomina-se sondagem e tem por finalidade verificar a natureza do solo, a espessura das diversas camadas, a profundidade e a extensão da camada mais resistente que deverá receber as cargas da construção, e determinar o tipo da estrutura de fundação a ser especificada.

Para efeito prático na construção, a Mecânica dos Solos divide os materiais que ocorrem na superfície da crosta terrestre em:

a) Rochas - solos rochosos (rochas em decomposição ou sã);

b) Solos Arenosos/Siltuosos - com propriedade de compacidade (grau de compacidade);

c) Solos Argilosos - com propriedade de consistência (limite de consistência).

Antes de se decidir pelo tipo de fundação em um terreno, é essencial que o profissional adote os seguintes procedimentos:

a) visitar o local da obra, detectando a eventual existência de alagados, afloramento de rochas etc.;

b) visitar obras em andamento nas proximidades, verificando as soluções adotadas;

c) fazer sondagem a trado (broca) com diâmetro de 2” ou 4”, recolhendo amostras das camadas do solo até atingir a camada resistente;

d) mandar fazer sondagem geotécnica.

3 – EQUIPAMENTOS DE SONDAGEM

Dependendo do tipo solo, a sondagem deverá utilizar o melhor processo que forneça indicações precisas, sem deixar margem de dúvida para interpretação e que permitam resultados conclusivos, indicando claramente a solução a adotar.

A sondagem mais executada em solos penetráveis é a sondagem geotécnica a percussão, de simples reconhecimento, executada com a cravação de um barrilete amostrador, peça tubular metálica robusta, oca, de ponta bizelada, que penetrando no solo, retira amostras seqüentes, que são analisadas visualmente e em laboratório para a classificação do solo e determina o SPT (Standart Penetration Test), que é o registro da somatória do número de golpes para vencer os dois últimos terços de cada metro, para a penetração de 15 cm. Nas próximas figuras são mostrados um esquema do equipamento de sondagem geotécnica de percussão, a planta de locação dos furos e um laudo de sondagem.

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3/41

1-c onjunto motor-bomba2-re se rva tório de á gua3-tripé tubos me tá lic os4-rolda na5-tubo-guia 50 mm6-e nga te7-guinc ho8-pe so pa drã o 60 kg9-c a be ç a de c ra va ç ã o

1 2

3

4

5

6

9

8

7

Equipamento de sondagem a percussão

Rua X

800

1000

1480

1950

1200

770

4500

2600

SP 01

SP 02

SP 03

3500

Rua

Y

Centra lte lefônic a

Ca sad e

forç a

N

Planta de locação dos furos de sondagem

_____________________________________________________________________________________________________

4/41

Penetraç ãoGolpes/ 30 c m

Cota(RN)

Nívelda

água Am

ost

ra

Diagramadas

penetraç ões

10 20 30 40 Pro

fun

did

ad

ee

m m

etr

os

C lassific aç ão do materia l

0,101,00

1,80

3,00

5,00

18,00

20,45

Solo supe rfic ia lArgila siltosa , va rie ga da

ide m, moleArgila siltosa pouc oa re nosa , ma rron, dura

ide m, rija

ide m, dura

Argila siltosa , dura

limite de sonda ge m

4

14

9

11

22

27

28

29

30

31

5

20

13

15

35

37

38

39

43

47

PERFIL DE SONDAGEM GEOLÓGICA - Ensa io de penetraç ão padrã o SPT

CLIENTE:

Loc a l: Rua X

2,3

Responsável Téc nic o: SP 01LO G O07/ 04/ 99

1:1000

Obs: não se verific oupressão d ’água

Perfil de sondagem geológica (parte do laudo técnico)

Para a sondagem em solos impenetráveis são utilizados equipamentos de perfuração rotativa, que permitem a obtenção de amostras (ou testemunhos) para os conseqüentes ensaios de laboratório, fornecendo indicações valiosas sobre a natureza e a estrutura do maciço rochoso, utilizando amostradores de aço, com parte cortante de diamante, carbureto de tungstênio ou aço especial, que retiram amostras com diâmetro designados por EX (7/8”), AX (11/8”), BX (1 5/8”) e NX (2 1/8”).

4- PRINCÍPIOS GERAIS DA APTIDÃO DE SUPORTE DE UM SOLO RESISTENTE

A resistência (sustentação) de um solo destinado a suportar uma construção é definida pela carga unitária (expressa em kgf/ cm2 ou Mpa), sob a qual, praticamente, o assente deixa de aumentar. Os solos apresentam resistências por limite de carga que podem suportar, sem comprometer a estabilidade de construção. O grau de resistência indica qual tipo de fundação é mais adequada, como o exemplo mostrado no esquema na próxima figura.

Na figura seguinte é mostrado o detalhe de um ensaio prático de campo para determinação da tensão admissível do solo.

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5/41

N.A.A

B

C

Camadas resistentes e tipos de fundação indicadas

a) Se os solos A=B=C têm características iguais de resistência, é possível implantar a fundação em A;

b) Se só A é resistente, deve-se apoiar fundações de estruturas leves, cuja carga limite deve ser determinada por análise de recalque;

c) Se A é solo fraco e B é resistente, a fundação é do tipo profunda, atendendo-se para a carga limite em função da resistência de C;

d) Se A=B são solos fracos e C é resistente, o apoio da fundação deverá ser em C.

Ensaio prático para a determinação de tensão admissível do solo pelo método simples.

e

h

Pσ = tensão admissível do solo;P = peso do pilão (Kg);S = superfície da face inferior do pilão (cm²);c = coeficiente de segurança (10);n = número de golpes (quedas) do pilão;h = altura de queda (m);e = penetração no solo do pilão (m).

σ = P/c . S [(n.h /e)+(n+1 /2)]

Ensaio prático pelo método simples

Exemplo: Um pilão de 20 Kg que tem diâmetro de 15 cm, cai 10 vezes de uma altura de 0,50 m e penetra no solo 5 cm. Qual é a resistência do terreno?

S= π R² = 3,14x 7,5² =176,70 cm²

σ = 20/10 x 176,7 [(10x 0,5 / 0,05) + (10+1/2)] = 1,192 ou σ = 1,2 kg/cm²

Obs: O solo classifica-se como arenoso.

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5- ESPECIFICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE FUNDAÇÃO

O processo de especificação de um tipo de fundação, na generalidade dos casos, determina freqüentemente dois tipos de fundações, chamadas genericamente de fundações do tipo rasa ou direta e do tipo profunda.

5.1 – Especificação para fundações rasas ou diretas

A fundações do tipo rasa ou direta é executada quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial numa profundidade que pode variar de 1,0 a 3,0 metros. Nesse caso, pode-se executar alicerces ou sistemas de sapatas interligadas por vigamentos, levando em conta os seguintes cuidados na execução:

a) executar o escoramento adequado na escavação das valas com profundidades maiores que 1,5 m, quando o solo for instável;

b) consolidar o fundo da vala, com a regularização e compactação do material;

c) executar o lastro de concreto magro, para melhor distribuir as cargas quando se tratar de alicerces de alvenaria de tijolos ou pedras, ou proteger o concreto estrutural, quando se tratar de sapatas;

d) determinar um sistema de drenagem para viabilizar a execução, quando houver necessidade;

e) utilizar sistema de ponteiras drenantes (Well Points), de acordo com a próxima figura, dispostas na periferia da escavação com espaçamento de 1,0 a 3,0 m, interligadas por meio de tubo coletor a um conjunto de bombas centrífugas, que realizam o rebaixamento do lençol freático em solos saturados e arenosos;

f) determinar um processo de impermeabilização da alvenaria acima do soco, para não permitir a permeabilidade da umidade por capilaridade.

Níve l d’á guaa nte s

Le nç ol reba ixa do

Ponte ira sdre na nte s

Va i p/ c onjuntomotor-boma

Vale

ta p

ront

a p /

exe c

uçã o

do

last

ro

1 a 3 m

Sistema de rebaixamento de lençol freático

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5.2 – Especificações para fundações profundas

Quando o solo resistente se encontra em profundidades superiores a 3,0 metros, podendo chegar a 20,0 m ou mais é recomendado executar fundações do tipo profunda, cujo dimensionamento e especificação são determinadas pelas características das cargas e do solo analisado, constituída de peça estrutural do tipo haste (ou fuste) que resistem predominantemente esforços axiais de compressão.

6- CONSIDERAÇÕES SOBRE O DIMENSIONAMENTO DE FUNDAÇÕES

No processo de dimensionamento de fundações o estudo compreende preliminarmente duas partes essencialmente distintas:

a) estudo do solo, por meio da sondagem, com a aplicação do estudo da Mecânica dos Solos e Rochas;

b) cálculo das cargas atuantes sobre a fundação, com a aplicação do estudo da análise das estruturas.

Com esses dados, passa-se à escolha do tipo de fundação, tendo-se ainda presente que:

a) as cargas da estrutura devem ser transmitidas às camadas de solo capazes de suporta-las sem ruptura;

b) as deformações das camadas de solo subjacentes às fundações devem ser compatíveis com as da estrutura;

c) a execução das fundações não deve causar danos as estruturas vizinhas;

d) ao lado do aspecto técnico, a escolha do tipo de fundação deve atender ao aspecto econômico.

e) finalmente, segue-se o dimensionamento e detalhamento, estudando-se a fundação como elemento estrutural.

7- CLASSIFICAÇÃO DAS FUNDAÇÕES

As fundações são elementos estruturais destinados a repartir sobre o solo o peso da obra. No Quadro mostrado na próxima página são apresentadas as tipologias mais comuns das estruturas de embasamento levando em consideração a forma de execução, implantação, equipamento necessário e as vantagens e desvantagens de sua utilização.

7.1 - Fundações diretas

São aquelas estruturas executadas em valas rasas, com profundidade máxima de 3,0 metros, ou as que repousam diretamente sobre solo firme e aflorado, como por exemplo: rochas, moledos (rochas em decomposição), arenitos, piçaras compactas etc., caracterizadas por alicerces e sapatas.

Os alicerces são estruturas executadas pelo assentamento de pedras ou tijolos maciços recozidos, em valas de pouca profundidade (entre 0,50 a 1,20 m), e largura variando conforme a carga das paredes.

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8/41

la stro

impe rme a biliza çã o

Alic e rc e de tijolos ma c iç os

tijolos ma c iç os

Solo re sistente

c onc retoferragem

alvena ria

Sa pa ta c orrida

_____________________________________________________________________________________________________

Quadro demonstrativo dos tipos de sistemas de infraestrutura de edificações e obras de engenhariaSistema Tipo Forma de

execuçãoForma de implantação Equipamento Vantagens Desvantagens

Rasas ou diretas Alicerce ou sapata corrida

Moldada in-loco Alvenaria de tijolos maciços ou concreto

Não necessita de equipamento especial

Simplicidade Exige cuidados especiais com solo abaixo do lencol freático

Sapata isolada Moldada in-loco Concreto armado Não necessita de equipamento especial

Flexibilidade de formas Exige cuidados especiais com a escavação

Placas ou Radiers Moldada in-loco Concreto armadoConcreto protendido

Equipamentos usuais das obras em concreto

Baixo custo em terrenos homogêneos

Exige cuidados especiais no dimensionamento

Profundas ou especiais Estaca de madeira Pré-fabricada Cravação Bata-estacas de gravidade

Baixo-custoFacilidade de corte e emendaResistente ao esforços de transporte e manuseioDurabilidade ilimitada se usada em locais submersos (água doce)

Pouca durabilidade em locais com variação de umidadeBaixa resistencia a umidade e ataques de organismos

Estaca metálica Pré-fabricada Cravação Bate-estacas de gravidade ou a motor

Facilidade de cravaçãoMaior garantia de integridadeMuito Resistente aos esforços de manuseio

Alto custo

Estaca de concreto Pré-fabricada Cravação Bate-estacas Grande durabilidadeIndicada para vários tipos de solicitações

Baixa resistência aos esforços de manuseio e transporteDificuldade de execução de cortes e emendasGrande possibilidade de falhas de integridade

Strauss Moldada in-loco Cravação Bate-estacas simples Baixo custoEquipamento com boa mobilidade no canteiro

Grande possibilidade de falhasNão pode ultrapassar o lençol freático

Siimplex Moldada in-loco Cravação Bate-estacas Pode ultrapassar o lençol freático

Difícil de encontrar comercialmente

Franki Moldada in-loco Cravação Bate-estacas Admite altas cargasIndicada para grandes profundidades

Grande possibilidade de falhas de integridadeVibração excessiva no entorno

Recuperação de patologias

Estaca Mega ou prensada

Pré-fabricada Cravação por reação Macaco hidráulico Indicada para recuperar estruturas sem demolição

Alto custoDemorada

Estaca injetada Moldada in-loco Perfuração Perfuratriz e equipamento de injeção

Indicada para recuperar estruturas onde não é possível utilizar vibração (bate-estacas)

Alto custoEquipamentos especiais

Obras simples Estaca broca Moldada in-loco Escavação Trado manual RapidezBaixo custo

Poucas profundidades

As sapatas são estruturas de concreto armado, de pequena altura em relação às dimensões da base. São estruturas “semiflexíveis”; ao contrário dos alicerces que trabalham a compressão simples, as sapatas trabalham a flexão.

Exe mplo de e strutura a poia da sobre sa pa ta isolda

h

b

h < 2 b

h - a ltura ou profundida deb - la rgura (ba se me nor)Torre a ltoporta nte

(te le fonia c e lula r)

sa pa ta

Func iona como umbonec o te imoso

Solo re siste nte

Quanto à forma, elas são usualmente de base quadrada, retangular, circular ou poligonal.

P

Sa pa ta isola da dec onc re to a rma do

Q ua dra da Re ta ngula r

Circula r Poligona l

3/41

Forma da seção das sapatas isoladas

7.2 - Fundações indiretas ou profundas

São aquelas em que o peso da construção é transmitido ao solo firme por meio de um fuste. Estas estruturas de transmissão podem ser estacas ou tubulões. Na figura a seguir pode-se ver os elementos componentes de um sistema de estaqueamento.

fuste

bulbo

ba se

e spe ra s

c a beç a

Esta c a molda da in-loc o

ponta

Esta c a pré -molda da

8 - ALICERCES E SAPATAS

São fundações diretas que podem ser executados em estruturas dos tipos: isolada, contínua ou radier (placas). A fundação do tipo isolada é a que suporta apenas a carga de um pilar, podendo ser um bloco (em concreto simples ou ciclópico, com grande altura em relação à base) ou uma sapata (em concreto armado, de pequena altura em relação a base).

Os alicerces na generalidade dos casos são executados de forma contínua, sob a linha de paredes de uma edificação, utilizando-se:

a) Sistema de alvenaria de tijolos maciços, em bloco simples ou escalonado;

b) Sistema de pedras argamassadas sobre lastro de concreto simples;

c) Sistema de alvenaria sobre lajes de concreto armado ( sistema misto);

d) Sistema em concreto ciclópico.

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la stro

Solo re siste nte

Alvena riade pe dra s

impe rme a biliza ç ã o

Alice rc e e m a lve na ria de pe dra s

e spe ra s

Bloc o de c oncre to c ic lópic o

pedras de mão


Alic e rc e em a lve na ria esc a lona da Alice rc e em la je de CA

As sapatas são estruturas que podem ser executadas de forma isoladas, associadas ou combinadas, contínuas sob pilares ou muros.

Tronc o pira mida l Reta ngula r

Ne rvura da Sa pa ta Ba umga rt

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5/41

div

isa

viga de e quilíbrio

Sa pa ta de divisa

Sa pa ta comum

O radier é um sistema de fundação que reúne num só elemento de transmissão de carga, um conjunto de pilares. Consiste em uma placa contínua em toda a área da construção com o objetivo de distribuir a carga em toda superfície. Seu uso é indicado para solos fracos e cuja espessura da camada é profunda. Podem ser executados dois sistemas de radier: sistema constituído por laje de concreto (sistema flexível) e sistema de laje e vigas de concreto (sistema rígido).

Ra die r flexíve l Ra die r rígido

9- ESTACAS

As estacas são peças estruturais alongadas, de formato cilíndrico ou prismático, que são cravadas (pré-fabricadas) ou confeccionadas no canteiro (in loco), com as seguintes finalidades:

a) transmissão de cargas a camadas profundas do terreno;

b) contenção dos empuxos de terras ou de água (estaca prancha);

c) compactação de terrenos.

As estacas recebem, da obra que suportam, esforços axiais de compressão. A estes esforços elas resistem, seja pelo atrito das paredes laterais da estaca contra o solo, seja pelas reações exercidas pelo solo resistente sobre a ponta da peça. Conforme a estaca resista apenas pelo atrito lateral ou pela ponta, ela se denomina, respectivamente, estaca flutuante ou estaca carregada de ponta.

A figura a seguir ilustra as definições dadas; em (a) a capacidade resistente da estaca se compõe de duas parcelas: atrito lateral e de ponta; em (b) a estaca é carregada na ponta, trabalhando pois como pilar; em (c) ela resiste pelo atrito lateral: é a estaca flutuante. Na situação (d) a estaca atravessa um terreno que se adensa sob seu peso próprio, ou sob a ação de uma camada de aterro sobrejacente, produzindo o fenômeno do atrito negativo, isto é, o solo em vez de se opor ao

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afundamento da estaca, contrariamente, vai pesar sobre ela favorecendo assim a sua penetração no solo.

P

a ) b) c ) d)

P P P

Terreno resistente

Terreno emc urso dec onsolida ç ão

Tipos de estacas quanto a resistência do terreno

Quanto à posição, as estacas podem ser verticais e inclinadas e quanto aos esforços a que ficam sujeitas, classificam-se em estacas de compressão, tração e flexão, conforme exemplo da figura a seguir.

NA

tira nte

a terro

NT

Esta ca dec ompressã o

Esta c a detra çã o

Solo re siste nte

Cortina de e sta ca s-pra ncha stra ba lha ndo a fle xã o

Terre nona tura l

Estacas resistindo a diversos esforços

10- ESTACAS DE SUSTENTAÇÃO

São as que se caracterizam pela função de transmitir as cargas a camadas profundas do solo. Podem ser classificadas em:

a) estacas de madeiras;

b) estacas de concreto;

c) estacas metálicas.

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10.1 - Estacas de madeira

As estacas de madeiras devem ser de madeira dura, resistente, em peças retas, roliças e descascadas. O diâmetro da seção pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5 a 8 metros, geralmente limitado a 12 metros com emendas. No caso da necessidade de comprimentos maiores as emendas deverão ser providenciadas com talas de chapas metálicas e parafusos, devidamente dimensionados.

A vida útil de uma estaca de madeira é praticamente ilimitada, quando mantida permanentemente sob lençol freático (água). Caso esteja sujeita a variação de umidade apodrecerá rapidamente. De qualquer maneira a estaca deve receber tratamento de preservação para evitar o apodrecimento precoce e contra ataques de insetos xilófagos. As madeiras mais utilizadas são: eucaliptos, peroba do campo, maçaranduba, arueira etc.

Empiricamente, pode-se calcular o diâmetro mínimo de uma estaca de madeira em função do seu comprimento, usando a seguinte fórmula:

D = 0,15 + 0,02 L

Ex: pa ra uma estac a de 10 m de c omprimento

DL = 10 m

D = 0,15 + 0,02 x 10

D = 0,15 + 0,2

D = 0,17 m

Ponteira metá lic a

Anel

A carga admissível depende das dimensões da estaca e da natureza das camadas atravessadas no terreno, como ordem de grandeza, exemplifica-se:

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8/41

Diâ me tro(cm)

30

35

40

Ca rgaa dmissíve l(tone la da s)

33

38

45

Dimensões(cm)

30x30

35x35

40x40

Ca rgaa dmissíve l(tone la da s)

40

48

55

Esta c a s de ma de ira Pré -molda da s de c onc re to

Comparação da carga admissível entre estacas de madeira e pré-moldadas

Durante a cravação, as cabeças das estacas devem ser protegidas por um anel cilíndrico de aço, destinado a evitar seu rompimento sob os golpes do pilão, assim como é recomendável o emprego de uma ponteira metálica, a fim de facilitar a penetração e proteger a madeira.

10.2 - Estacas de concreto

As fundações de estacas em concreto podem ser moldadas no local ( in loco ou in situ) ou pré-moldadas cravadas com a utilização de equipamento mecânico.

10.2.1 - Estacas moldadas no local

10.2.1.1 – Estacas Brocas

Estas estacas são executadas por uma ferramenta simples denominada broca (trado de concha ou helicoidal – um tipo de saca rolha), que pode atingir até 6 metros de profundidade, com diâmetro variando entre 15 a 25 cm, sendo aceitáveis para pequenas cargas, ou seja, de 50 kN a 100 kN (kilo Newton). Recomenda-se que sejam executadas estacas somente acima do nível do lençol freático, para evitar o risco de estrangulamento do fuste. Devido ao esforço de escavação exigido são necessárias duas pessoas para o trabalho.

O espaçamento entre as estacas brocas numa edificação não pode ultrapassar 4 metros e devem ser colocadas nas interseções das paredes e de forma eqüidistante ao longo das paredes desde que menor ou igual ao espaçamento máximo permitido.

Nas figuras a seguir pode-se ver um exemplo da distribuição das estacas brocas numa edificação de pequeno porte e um roteiro básico para a execução de estacas brocas.

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9/41

s/ esc .

Vigas ba ld rames

Estac as brocas

máx. 4 m

Distribuição das estacas em obra de pequeno porte

1ª fa see sc a va ç ã o

Tradomanua l

2ª fa sea piloa me nto

do fundo

3ª fa sec onc re ta ge m

e a de nsa me nto

4ª fa sec oloc a çã oda s e spe ra s

NA

p ilã o

Execução de estacas brocas

Roteiro para execução de estacas brocas

a) escavação ou perfuração: utilizando trado manual (tipo concha ou helicoidal), usando de água para facilitar a perfuração;

b) preparação: depois de atingir a profundidade máxima, promover o apiloamento do fundo, executando um pequeno bulbo com pedra britada 2 ou 3, com um pilão metálico;

c) concretagem: Preencher todo o furo com concreto (traço 1x3x4), promovendo o adequado adensamento, tomando cuidados especiais para não contaminar o concreto (utilizar uma chapa de compensado com furo para o lançamento do concreto para proteger a boca do furo);

d) colocação das esperas: fazer o acabamento na cota de arrasamento desejada, fixando os arranques para os baldrames.

As estacas brocas podem ser agrupadas duas a duas, dependendo da carga a ser distribuída, e executando-se pequenos blocos de concreto armado, como mostra a figura a seguir. De qualquer forma, as estacas brocas deverão ser solidarizadas por

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10/41

meio das vigas baldrames, evitando deixar estacas isoladas sem amarração com as vigas. Nas figuras mostradas abaixo, são apresentadas algumas sugestões de seções para as vigas baldrames mais utilizadas na prática de pequenas construções.

s/ esc .Bloc o de dua s e sta c a s

A

B

A

B

Viga ba ld ra me

Alvenaria deembasamento

Corte AA

Corte BB

Exec uta r b loc os com dua sesta c as sob p ila res quesustenta rão la je de c a ixad ’água.

Vigaba ldra me

e spe ra sArma dura da viga

Alvena ria

Esta c a broca


Viga e xe c uta da c omforma s de ma de ira

15 c m

20

cm

La stro

Viga e xe c uta da c omc a ne le ta de tijolos

20 a 22 c m

Viga e xe c uta da c omc a ne le ta de bloc os

Viga s p/pa re de se xte rna s

Viga p /pa re de sinte rna s

Com uso crescente na construção civil em função de sua rapidez, o estacão (uma derivação das estacas brocas) tem o processo de perfuração executado por meio de escavadeiras hidráulicas equipadas com trados de diâmetro de 25 cm. Todos os cuidados relativos às estacas brocas devem ser observados na execução do estacão, principalmente no que diz respeito a integridade da estaca na fase de concretagem.

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10.2.1.2 – Estacas Strauss

Estas estacas abrangem a faixa de carga compreendida entre 200 e 800 kN, com diâmetro variando entre 25 e 40 cm. Uma estaca do tipo strauss com diâmetro de 25 cm pode suportar até 20 toneladas, de 32 cm até 30 t e de 38 cm chega a suportar 40 t.

A execução requer um equipamento constituído de um tripé de madeira ou de aço, um guincho acoplado a um motor (combustão ou elétrico), uma sonda de percussão munida de válvula em sua extremidade inferior, para a retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 kg, tubulação de aço com elementos de 2 a 3 metros de comprimento, rosqueáveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulação, além de roldanas, cabos de aço e ferramentas.

A estaca strauss apresenta vantagem de leveza e simplicidade do equipamento que emprega, o que possibilita a sua utilização em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes, com o pé direito reduzido. Outra vantagem operacional é de o processo não causa vibrações que poderiam provocar danos nas edificações vizinhas ou instalações que se encontrem em situação relativamente precária.

Como característica principal, o sistema de execução usa revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do solo, podendo ser em solo seco ou abaixo do nível d’água, executando-se estacas em concreto simples ou armado.

Processo executivo das estacas strauss

a) centraliza-se o soquete com o piquete de locação, perfura-se com o soquete a profundidade de 1,0 m, furo este que servirá para a introdução do primeiro tubo, que é dentado na extremidade inferior (chamado de coroa), cravando-o no solo;

b) a seguir é substituída pela sonda de percussão, que por meio de golpes, captura e retira o solo;

c) quando a coroa estiver toda cravada é rosqueado o tubo seguinte e assim sucessivamente até atingir a camada de solo resistente, providenciando sempre a limpeza da lama e da água acumulada dentro do tubo;

d) substituindo-se a sonda pelo soquete, é lançado no tubo, em quantidade suficiente para ter-se uma coluna de 1,0 m, o concreto meio seco;

e) sem tirar a tubulação, apiloa-se o concreto formando um bulbo e na seqüência executa-se o fuste lançando-se o concreto sucessivamente em camadas apiloadas, retirando-se a tubulação na seqüência da operação;

f) a concretagem é feita até um pouco acima da cota de arrasamento da estaca, deixando-se um excesso para o corte da cabeça da estaca.

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12/41

1ª fa see sc a va ç ã oe c ra va ç ã o

2ª fa sec onfe c ç ã odo bulbo

3ª fa sec onc re ta ge m,a de nsa me nto

e re tira da do tubo

4ª fa sec oloc a ç ã oda s e spe ra s

NA

Execução de estacas strauss

10.2.1.2 – Estacas Simplex

Neste tipo de estaca a descida do tubo é feita por cravação e não por perfuração como é feita na estaca strauss. Este tubo é espesso e provido de uma ponteira metálica (recuperável) ou elemento pré-moldado de concreto (perdido na concretagem), para impedir a entrada de solo no interior do tubo.

Durante a descida do tubo, utilizamos um pequeno peso, servindo de sonda, que fica suspenso dentro do molde por uma roldana presa ao topo do mesmo. Desta maneira, temos um modo de verificar, se a ponteira de concreto permanece intacta, durante a cravação.

Alcançada a profundidade desejada, enche-se o tubo até o topo com concreto plástico e, por um movimento lento, mas contínuo, arranca-se de uma só vez o tubo inteiro e a ponteira metálica.

1ª fa sepre pa ra ç ã o

2ª fa sec ra va ç ã o

3ª fa sede spre nde ra ponte ira

4ª fa sea rma dura

c onc re ta ge me re tira da do tubo

NA

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Execução de estaca simplex

10.2.1.3 – Estacas Franki

Estas estacas abrangem a faixa de carga de 500 a 1700 kN e seu progresso executivo que consiste na cravação de um tubo com ponta fechada e execução de base alargada, causando muita vibração, podendo provocar danos nas construções vizinhas.

Na execução, crava-se o tubo no solo, logo a seguir se derrama uma quantidade de concreto quase seco, apiloado por meio de um pesado maço, de modo a formar um tampão, para impedir a entrada d’água e solo no interior do tubo, que é arrastado e obrigado a penetrar no terreno.

Alcançado a profundidade desejada, imobiliza-se o tubo e com percussões energéticas destaca-se o tampão, o qual junto com uma carga de concreto é apiloado no terreno para a formação do bulbo.

Logo após lançam-se novas quantidades de concreto que se apiloam ao mesmo tempo em que se efetua a retirada parcial do tubo, elevando de 20 a 30 cm de cada vez.

Ao contrário das estacas pré-moldadas, estas estacas são recomendadas para o caso em que a camada resistente encontra-se em profundidades variáveis. Também no caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos, pode-se utilizar esse tipo de estacas. A forma rugosa do fuste garante boa aderência ao solo (resistência por atrito). Havendo a ocorrência de camada de argila rija poderá haver deslocamento da estaca já concretada por compressão lateral. Nesse caso a solução é atravessar a camada de argila usando trado para evitar impactos.

1ª fa seprepa ra çã oda ponte ira

(bucha sec a )

2ª fa sec ra va çã o

3ª fa sec onfe cçã odo bulbo

4ª fa sea rma dura

NA

5ª fa seconc re ta gem

e re tira dado tubo

Execução de estaca tipo franki

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10.2.1.3 – Estacas Tipo Raiz

São estacas moldadas in loco perfuradas com circulação de água ou método rotativo ou rotativo-percursivo em diâmetros variando de 130 a 450 mm e executadas com injeção de argamassa ou calda de cimento sob baixa pressão.

No caso de estacas raiz perfuradas exclusivamente em solos, a perfuração é revestida com tubo metálico recuperável para garantir a integridade do fuste. Se ocorrer perfuração em trecho de rocha (passagem de matacões ou engastamento em rochas sãs), isso se dará pelo processo rotativo-percursivo sem a necessidade de revestimento metálico.

A estaca raiz é indicada para reforços de fundação, complementação de obras (ampliações), locais de difícil acesso e em obras onde é necessário ultrapassar camadas rochosas, fundações de obras com vizinhança sensível a vibrações ou poluição sonora, ou ainda, para obras de contenções de taludes.

Dependendo do equipamento utilizado as estacas podem ser executadas em ângulos diferentes da vertical (0° a 90°). O equipamento perfuratriz é equipado com sistema de rotação e avanço do revestimento metálico provisório ou por máquinas a roto-percussão com martelo acionados a ar comprimido. São equipamentos relativamente pequenos e robustos que possibilitam a operação em locais com espaços restritos, no interior de construções existentes e locais subterrâneos. Existem ainda equipamentos autônomos sobre trator de esteiras, acionados por motor diesel para sua locomoção e para funcionamento do sistema hidráulico.

Completada a perfuração com revestimento total do furo, é colocada a armadura necessária, procedendo-se a seguir a concretagem do fuste com a correspondente retirada do tubo de revestimento. A armadura pode ter a seção de aço modificada ao longo do fuste, em função do diagrama de atrito lateral.

A concretagem é executada de baixo para cima, aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente controlada e variável, em função da natureza do terreno. Normalmente, esta pressão varia de 0 a 0,4 Mpa (4,0 kgf/cm2). A argamassa de cimento e areia (podendo utilizar cimento de alta resistência inicial quando houver a possibilidade de fuga da nata de cimento) com resistência mínima de 18 Mpa.

solo

solo com matacões

rocha

Equipamento de perfuração de estacas raiz

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Execução de estaca tipo raiz

Perfuração com revestimento e

retirada da água e do material

Colocação da armadura dentro do

tubo de revestimento

Preenchimento do tubo de

revestimento com argamassa sob

pressão

Retirada do tubo e preenchimento do fuste alargado com

argamassa sob pressão

Processo executivo das estacas tipo raiz:

a) perfuração com utilização de circulação d’água e revestida do furo;

b) perfuração executada até a profundidade necessária, cota de ponta da estaca;

c) colocação da armação após limpeza final do interior do tubo;

d) introdução de argamassa de cimento e areia, sob pressão baixa;

e) retirada do tubo de revestimento e aplicações parciais de ar comprimido.

10.2.2 – Estacas pré-moldadas

10.2.2.1 – Estacas pré-moldadas de concreto armado

As estacas de concreto são indicadas para transpor camadas extensas de solo mole e em terrenos onde o plano de fundação se encontra a uma profundidade homogênea, sem restrição ao seu uso abaixo do lençol freático. As estacas podem ser de concreto centrifugado ou receber pró-tensão e exigem controle tecnológico na sua fabricação. A principal desvantagem é a relacionada ao transporte, que exige cuidado redobrado no manuseio e verificação de sua integridade momentos antes da sua cravação.

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Ponta é opc iona l

Se ç ã o qua dra da

20 x 2025 x 2530 x 3035 x 35

O c togona l

Estribohe lic oida l

Estacas pré-moldadas de concreto armado

10.2.2.2 – Estacas metálicas

As estacas metálicas são particularmente indicadas pela sua grande capacidade de suporte de cargas e em terrenos onde a profundidade do plano de fundação é muito variável, sem problemas quanto ao transporte e manuseio, permitindo aproveitamento de peças cortadas e a combinação de perfis, desde que devidamente soldados. A principal vantagem é a rapidez na cravação, podendo ser utilizadas em solos duros e a desvantagem particular é a dificuldade em avaliar a nega.

Perfis c ome rc ia is Trilhos usa dos solda dos

Estacas metálicas

10.2.2.3 – Estacas Mega ou prensada

Este tipo de estacas é indicado para recuperação de estruturas que sofreram algum tipo de recalque ou dano ou para reforço de embasamento nos casos em que se deseje aumentar a carga sobre a fundação existente. Na sua execução são empregados pessoal e equipamentos especializados e utilizam módulos de estacas pré-moldados sendo sua cravação conseguida por reação da estrutura existente.

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Os elementos constituem de uma ponta que pode ser em aço ou, mais freqüente, de concreto pré-moldado e por módulos extensores em formato de tubo, ou seja oco por dentro, com encaixes, de modo que fiquem bem travados. A solidarização é conseguida, após atingir a nega (por reação), colocando-se a armadura e concretando-se na parte oca da estaca, deixando esperas. Por fim é conveniente executar um bloco de coroamento logo acima de um travesseiro, para solidarizar a estrutura a ser reforçada com a estaca prensada colocada.

rec a lque

NT

NA

Funda ç ã oe xiste nte Mac ac o

hid ráulic o

Módulospré-mold ados

ponta

p istão

Execução de estacas prensada

Bloc o desolida riza ç ã o

Tra ve sse iro

Espera s e conc re ta gemde solida riza ç ã o dose lementos pré -molda dos

Eleme nto pré -molda do

Elementos de solidarização da estaca Mega

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10.3 – Bate-estacas

A escolha do equipamento depende do tipo de estaca que vai ser utilizada e de um estudo prévio das condições do terreno, da área de manobras, das construções próximas, dos acessos etc.

10.3.1 – Bate-estacas por gravidade

São os mais utilizados e de funcionamento mais simples, constituído de uma massa metálica (pilão ou martelo) que içado por meio de guinchos, cabos e uma torre ou tripé, é deixado cair de uma altura determinada, cravando a estaca com golpes sucessivos. Embora de custo relativamente acessível, tem como principal desvantagem sua lentidão, pois não consegue ser manobrado facilmente.

Ma rte lo1 a 4 ton

Ca pa c ete

Esta ca Motordie ze l

G uinchode c ra va çã o

Torre10 a 25 m

Estra do depra nc hõe s

G uinc hode movime nta ç ã oe ca rre ga mento

O pe ra dor

Pla ta forma3 a 6 m

Ca bos

Bate-estaca de gravidade

10.3.2 – Bate-estacas de simples ou duplo efeito

Em geral, funcionam a vapor ou a ar comprimido, proporcionando uma cravação mais rápida pois além da gravidade recebem um adicional de pressão no martelo. Embora muito eficientes estão caindo em desuso. A estrutura da torre, a movimentação e a operação são muito semelhantes ao bate-estaca comum de gravidade. Os de simples efeito, apenas recebem pressão no martelo de baixo para cima para elevar o martelo e a cravação se dá por gravidade. Os de duplo efeito, além da pressão de levantamento ocorre uma pressão adicional no momento da queda do martelo, somando-se o efeito da gravidade e da pressão adicional na cravação.

10.3.3 – Bate-estacas de vibração

São equipamentos que dispensam o uso de torres, tripés e guias, necessitando apenas de um guindaste para fazer o acoplamento nas estacas. As vantagens são a extrema rapidez e a versatilidade de operação e movimentação em canteiros com pouco espaço. A cravação se dá por oscilação de massas excêntricas acionadas por eletricidade, motor diesel ou ar comprimido.

10.4 – Capacidade de carga das estacas

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A determinação da resistência de estacas cravadas pode ser feita por meio da aplicação de fórmulas empíricas que relacionam a resistência da estaca com a penetração média ocorrida na última série de batidas do bate-estaca. Já para estacas moldadas in loco o ideal é realizar provas de carga de conformidade com a norma técnica. A prova de carga também é necessária nas obras de maior vulto, pois poderão indicar a possibilidade da redução dos coeficientes de segurança adotados e com isso auferir menos custo de execução dentro de uma garantia máxima de qualidade.

R = h . P2 . p

3 ( P + p )2 . n

R - Re sistê nc ia da e sta c a (c a pc ida de de c a rga e m kg)h - a ltura de que da do ma rte lo (c m)P - pe so do ma rte lo (kg)p - pe so da e sta c a (kg)n - ne ga da e sta c a (pe ne tra ç ã o mé dia da e sta c a e m c mna última sé rie de golpe s)3 - c oe fic ie nte de se gura nç a (3 a 5)

Fórmula de Brix para o cálculo da resistência de estacas cravadas

11 – ESTACAS DE CONTENÇÃO

São estruturas de embasamento executadas em caráter preventivo contra desmoronamentos provocados, principalmente pela ação da água, por sobrecarga e/ou vibração de equipamentos próximos a trabalhos de abertura de valas, poços, escavação etc. Essas estruturas podem ser provisórias, ou seja, que são retiradas depois de cumprirem com o objetivo estabelecido ou definitivas, que são incorporadas à obra fazendo parte da estrutura de sustentação ou como elemento de contenção definitivo.

Outro aspecto importante a considerar é a proteção aos edifícios vizinhos e aos logradouros públicos (calçadas e ruas) próximos a local onde será necessário escavar. Além das obras de contenção, eventualmente, é prudente contratar seguros para as instalações ameaçadas. O mais importante é nunca iniciar uma obra sem Ter absoluto controle sobre as conseqüências das escavações.

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Água superfic ia l

Águasub terrânea

sobreca rga

vib ração

Ta lude ase r e sc ora do

H

Moto-bomba

Possível linhade fra tura

Consistênc iado solo

Fatores a considerar nas obras de contenção

11.1 – Tipos de escoramentos

A escolha do tipo mais adequado (método de execução e material) a ser usado vai depender dos fatores envolvidos, tais como: a altura do talude (escavação), a consistência do terreno, a ocorrência de chuvas, a proximidade das edificações no entorno da obra, o espaço disponível para operar equipamentos, dos prazos e custos etc. No quadro a seguir estão colocados os diversos tipos de escoramentos encontrados na área da construção civil urbana.

Esc ora me ntosprovisórios

Ma de ira

Me tá lic o

Misto

Escora s ouestronca s

Viga s, Ca ibrosPoste sPra nc hõe s

Pa ine l oupeç a s

Tá bua sPra ncha s

Tra vessõe s Viga sCa ibros (ponta le te s)

G uia s Viga sCa ibros

Esta c a s pra nc ha s

Trilhos usa dos

Perfis H I (10” ou 12”)


Escora s metá lica s Ponta le te e xtensíve l

Pra ncha s


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Esc ora me ntosde finitivos

Me tá licoTrilhos usa dos

Pe rfis H I (10” ou 12”)

Esta ca s pra nc ha s

Concre to

Esta ca s molda da s in-loco

Esta ca s pré -molda da s

Cortina s

Pa re de s d ia fra gma

De finitivos (ma nute nç ã o c ontra c orrosã o)

ProvisóriosEsc ora me ntoa tira nta do

Tira nte s

Outro tipo de proteção de taludes escavados quando não é viável a utilização de escoramento é a execução de patamares horizontais intercalados nos taludes inclinados chamados de bermas. Esse recurso é muito utilizado em obras rodoviárias, mas pode ser empregado em obras urbanas. O cuidado a ser adotado na execução das bermas e taludes livres é a com o adequado destino das águas superficiais ou que afloram nos taludes por meio de canaletas e coletores (drenagem) e a proteção por meio de plantio de grama ou vegetação apropriada.

Águasub terrânea

Águasuperfic ia l Cana letas

Grama em leivas

Be rma s

Proteção de talude em bermas (sem uso de escoramento)

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Pa ine l de tá bua sou pra nchões

Esc ora s ouestronca s

Tra ve ssã o

Esta c a dema de ira

G uia s

Solo a se re sc ora do

Detalhe de escoramento de madeira

Pe rfis me tá lic osc ra va dos

Pra nc ha sde ma de ira

cunha

De ta he doe nc unha mento

Perfil I12” x51/ 4” ou10” x45/ 8”

Escoramento metálico (misto)

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Terrenos consiste ntes e úmidos

Poç ode c ap taç ão

mín. 1,0 m

máx. 1,5 m

água

máx. 1,0 m

Te rre nos pouc oc onsistente s e secos

Terrenos pouc oconsiste nte s e úmidos

De pósito inte rme diá rio

Tipos de escoramento em função da consistência e umidade

3” x4”

Ma cho-fê me a em c unha

3” x4”

Ma cho-fê me a

Ma ta -junta Justa posta s de topo

pra ncha

2” x12”

pra nc hã o

3” x4”

Tipos de justaposição de estacas-prancha de madeira

Pra nc ha s me tá lic a s Pra nc ha s de c onc re to

Opções de estacas pranchas

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11.2 – Paredes diafragma

São paredes de contenção verticais executadas em argamassa ou concreto simples ou armado podendo ainda servir de suporte de cargas e como camada de impermeabilização. As paredes executadas com mistura de argila e cimento são diafragmas flexíveis e as executadas em concreto são diafragmas rígidos. Embora tecnicamente simples, o processo utiliza pessoal, equipamentos e materiais especializados. A escavação é feita por uma escavadeira de esteira equipada com Clamshell ou um trado batilon. Para impedir o desabamento das paredes da escavação é utilizado uma suspensão estabilizadora aquosa de argila bentonita, conhecida por lama bentonita, que ficará protegendo contra desabamentos até a concretagem. Abaixo, o esquema mostra o processo construtivo da parede diafragma, sendo que na 1ª etapa é feita a escavação, conforme mostra a figura a seguir, e na 2ª etapa são colocados os tubos para as juntas das extremidades.

Cla mshe ll

Lama bentonita

Equipamento para execução de paredes diafragmas

3ª etapa : c oloc aç ãoda a rmadura

4ª etapa : iníc io dac onc retagem

5ª etapa : c onc retagem eretirada da lama

5ª e tapa : retirada dos tubos

Processo executivo da parede diafragma

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11.3 – Tirantes ancorados

Com a finalidade de contenção de taludes, o uso de estacas combinado com tirantes protendidos é uma ótima solução para executar cortes e aterros em zonas de difícil estabilidade. Em geral os tirantes são constituídos de fios, barras ou cordoalhas de aço firmemente ancorados num maciço profundo. Posteriormente, caso o atirantamento seja definitivo é feita a pró-tensão e a injeção com tratamento contra corrosão. A perfuração é feita com equipamento pneumático e o processo executivo depende da proteção que se deseja garantir.

Conjuntoca be ç ae c unha

Pla c ade a poio

Espa ç a dores

Ba inha

se pa ra dor

Tre cho livre

Trecho a ncora do

Ba rra ou c ordoa lha

Bulbo de a nc ora gem

Elementos de um tirante

1º - Preparação do tirante em banc ada e perfuraç ão c ombroc as e equipamento pneumátic o (a irtrac k);

Rote iro pa ra a e xe c uç ã o de tira nte s

2º - coloc ação do tirante no furo com separadores eespaçadores pa ra isola r trec hos livre e anc orado;

3º - injeção sob pressão no trec ho anc orado pa ra formaç ãodo bulbo de anc oragem e c ura ;

4º - p rotensão com macac os hid ráulicos (controle de tensãoe descartes);

5º - injeção de a rgamassa de p roteção do tirante;

6º - ancoragem do tirante (b lindagem de p roteção dacabeça);

7º - manutenç ão

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NT NT

Esc avaç ão e a tirantamentode 1º nível

Esc avaç ão e a tirantamentode 2º nível

Nível de terrenoprojetado

Escora me nto misto c om tira nte provisório

pe rfis

pra ncha s

Cortina de e sta ca s c om tira nte de finitivo

esta ca s

Viga desolida riza ç ã o

11.4 – Estabilização de taludes com estacas

Outra finalidade que pode ser atribuída às estacas é a possibilidade de se promover a estabilização de taludes com inclinação positiva. As estacas são cravadas, preferencialmente, ou moldadas in loco nas encostas na zona de ruptura do terreno, podendo ainda constituir cortinas ou receber tirantes.

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Zona deruptura

Contenção de taludes com estacas

11.5 – Compactação do solo

As estacas podem servir também com vantagens sobre outros métodos para a compactação do terreno. Ao ser cravada, a superfície da estaca comprime o terreno e pode fazer com um terreno antes pouco resistente venha a adquirir grau de compacidade adequado para receber cargas. A seguir, as figuras mostram uma comparação entre três métodos de compactação.

100 kg

25% de me lhoria

Pe drade mã o

a piloa da

La stro dec onc re to

ma gro

Aterroa piloa do

10 a 15% de me lhoria

40% de me lhoria

Esta c a sde ma de ira4”x4”

1,5 a2,0 m

Melhoria no grau de compactação

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11.6 - Escolha da fundação

Nos quadros a seguir, são apresentadas as informações que poderão ser úteis na escolha mais adequada da solução em termos de fundação para as obras de engenharia. De qualquer modo, é sempre importante lembrar que a escolha definitiva deve levar em conta o levantamento geológico realizado por técnicos especializados.

Quadro da capacidade máxima das estacas

Tipo de estaca Dimensões (cm) Carga útil(ton)

Distância entre eixos (cm)

Distância das divisas (cm)

Madeira EucaliptoIpê

3035

3338

8090

4550

Perfis metálicosIIIIII

25x11,5 (10”x45/8”)25x11,5 (10”x45/8”)30x13,5 (12”x51/4”)30x13,5 (12”x51/4”)

408060

120

70807080

30353035

Modadas in loco DiâmetroInterno do tubo (cm)

Diâmetro aproximado da

estaca (cm)

Carga útil(ton)



Franki(bucha seca)

42475260

475358

670

75100130170

130140150180

75808585

Strauss(tubo recuperável)

222630

253238

203040

8090

100

404550

Pré-moldadasConcreto

Seção Dimensões (cm) Carga útil(ton)



Concreto armadoquadrada 20x20

25x2530x3035x35

20304050

60708090

30303540

Protendidooctogonal 25

354045

306080

100

7090

110130

40556570

Quadro resumo para escolha da fundação em função do subsolo

Condiçãodo subsolo

Opções para estrutura de fundaçãoEstruturas leves, flexíveis Estruturas pesadas, rígidas

Camada resistente a pouca profundidade

BlocosSapatas

BlocosSapatasRadier raso

Camada compressível com grande espessura

Sapata após compactaçãoRadier rasoEstacas flutuantes

Radier profundoEstacas de pontaEstacas flutuantes

Camadas fracas sobre camada resistente

Estacas de pontaBloco após compactaçãoSapata após compactaçãoRadier raso

Estacas de pontaTubulõesRadier profundo

Camada resistente sobre camada fraca


Radier profundoEstacas de pontatubulões

Camadas fracas e resistentes alternadas


Radier profundoEstacas de pontatubulões

Fonte: adaptado de Goodman e Karol (19??)

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12 – TUBULÕES

Tubulões são indicados onde são necessárias fundações com alta capacidade de cargas (superiores a 500 kN) podendo ser executados acima do nível do lençol freático (escavação a céu aberto) ou até abaixo do nível de água (ambientes submersos), nos casos em que é possível bombear a água ou utilizar ar comprimido.

12.1 – Tubulão encamisado escavado a céu aberto

Este tipo de tubulão é o de execução mais simples e consiste na escavação manual de um poço com diâmetro variando de 0,70 a 1,20 metro, cujo emprego fica restrito a solos coesivos e acima de nível d’água. Na medida em que vai sendo escavado o tubo de concreto pré-moldado ou metálico vai descendo até a cota necessária, tem sua base alargada em forma de tronco de cone circular ou elíptico, sendo então totalmente preenchido de concreto simples ou armado.

No sistema chamado Chicago, a escavação é feita em etapas, manualmente, com pá, cortadeira e picareta, em profundidades que podem variar de 0,50 m para argilas moles até 2,00 m para argilas duras. As paredes são escoradas com pranchas verticais, ajustadas por meio de anéis de aço, escavando-se novas camadas, sucessivamente até atingir o solo resistente (cota de assentamento) onde é executado o alargamento da base (cebola) e após a liberação, preenche-se totalmente o poço com concreto.

Num outro sistema, chamado Gow, indicados para solos não coesivos, são usados cilindros telescópicos de aço, cravados por percussão, que revestem o poço escavado a pá e picareta. Atingida a cota desejada, faz-se o alargamento da base e, juntamente com a concretagem procede-se a retirada dos tubos.

12.2 – Tubulão encamisado a ar comprimido

Quando a especificação para a execução do tubulão exige cotas de assentamento abaixo do lençol freático ou submersos a indicação é para a utilização de tubulões executados sob pressão hiperbárica a fim de expulsar a água e permitir a escavação manual ou com o uso de marteletes e até explosivos, se for o caso. Durante a fase de concretagem, também há necessidade de se manter a pressurização que é feita com os seguintes equipamentos: compressor de ar para fornecimento do ar comprimido, campânula (eclusa) ou câmara de equilíbrio de pressão, conjuntos de anéis de chapas de aço, anéis de concreto (tubos de concreto apropriados para tubulões), escada tipo marinheiro, guincho e baldes, marteletes a ar comprimido e ferramentas diversas.

Por se trará de trabalho especial sob pressão hiperbárica em ambiente considerado insalubre com alto risco de vida para os trabalhadores, só pode ser realizada por empresa registrada com pessoal especializado, usando técnicas e equipamentos especiais. O Ministério do Trabalho regulamenta as atividades sob condições hiperbáricas por meio do Anexo 6 da Norma Regulamentadora NR-15

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2,0 m

0,7 a 1,2 m

Preparação do terreno e colocação do anel de concreto

NT

Escavação a céu aberto até o nível do lençol freático e colocação do

segundo anel de concreto

NA

NT

NT

Colocação da campânula para trabalho de escavação sob

pressão hiperbárica com pessoal especializado

NA

guincho

campânula

cachimbo de saída do

material

cachimbo de entrada

do concreto

escoras perdidas

Concretagem sob pressão hiperbárica

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GLOSSÁRIO NA ÁREA DE PROJETOS E EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES

Bate-estaca – é o equipamento utilizado na cravação de estacas e pode ser em torre ou tripé, mecânico de vibração ou de gravidade.

Bloco de coroamento – é o bloco de concreto armado executado para solidarizar um grupo de estacas.

Bulbo de pressão – é o bulbo imaginário de distribuição da pressão exercida pela sapata no terreno.

Capacete – peça que protege a cabeça da estaca do martelo de cravação, é constituído de um cilindróide de aço com coxim interno de madeira.

Chapa de fretagem – peça de aço soldada sobre a estaca metálica na cota de arrasamento a fim de permitir a soldagem das esperas e promover a consolidação com o bloco de coroamento.

Cota de arrasamento (CA) – é a cota superior da estaca definida pelo projeto, devendo as estacas ser cortadas nessa cota no caso de excesso.

Estaca de teste – estaca a ser executada no início dos trabalhos para confirmar os dados do laudo de sondagem.

NA – Nível de água do lençol freático

Nega da estaca – é a dimensão admissível em milímetros para um número sucessivos de golpes padronizados (massa e altura), usada para indicar a possibilidade de encerrar a cravação de uma estaca.

NT – cota do terreno natural

Paliteiro – termo utilizado em obras para se referir as estacas colocadas muito próximas umas das outras, geralmente de concreto pré-moldado ou madeira.

Prova de carga – é um teste padronizado para verificar a capacidade de carga de uma estaca.

Recalque – é o deslocamento não desejado ocorrido no elemento de fundação (estaca ou sapata) que irá contribuir para o aparecimento de patologias na edificação.

Roletes espaçadores – roletes metálicos colocados nas armaduras das estacas com a finalidade de garantir o recobrimento mínimo.

Suplemento – peça metálica que permite estender a cravação de estacas abaixo da cota do terreno.

Tubo tremonha – tipo de tubulação com funil para permitir concretagens profundas e evitar a segregação do concreto e o seccionamento das estacas.

Tubulão – tipo de fundação com fuste de grande diâmetro e base alargada em talude negativo, geralmente executada com equipamentos especiais de ar comprimido.

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NORMAS TÉCNICAS PERTINENTES

Título da norma Código Última atualização

Cordoalhas de fios de aço zincados para estais, tirantes, cabos mensageiros e usos similares

EB 795NBR 5909

1985

Estaca e tubulão – prova de carga NB 20

NBR 6121

1985

Estacas - Ensaio de carregamento dinâmico NBR 13208 1994

Estacas - Prova de carga estática MB 3472NBR 12131

1991

Execução de tirantes ancorados no terreno NB 565NBR 5629

1996

Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos

NB 617NBR 7250

1980

Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios

NB 12

NBR 8036

1979

Projeto e execução de fundações NB 51

NBR 6122

1996

Projeto e execução de obras de concreto armado NB 1NBR 6118

1979

Prova de carga direta sobre terreno de fundação NB 27

NBR 6489

1968

NORMAS DO MINISTÉRIO DE TRABALHO

NR – 15 Atividades e operações insalubres (Anexo 6 - Trabalho sob condições hiperbáricas)

LINKS NA INTERNET

Veja na aula virtual da página da disciplina Construção Civil da UEPG

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

ABMS/ABEF. Fundações: teoria e prática. 2ª ed. São Paulo: Pini, 1999. 757p.ABEF. Manual de especificações de produtos e procedimentos ABEF. 2ª ed.

São Paulo: ABEF, 1999. 282p.AZEREDO, Hélio Alves de. O edifício e seu acabamento. São Paulo: Edgard

Blücher, 1987. 1178p.AZEREDO, Hélio Alves de. O edifício e sua cobertura. São Paulo: Edgard Blücher,

1977. 182p.CATÁLOGO BENAPAR. Fundações, Geotecnia e Estruturas.DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DA UEPG. Notas de aulas da disciplina

de Construção Civil. Carlan Seiler Zulian; Elton Cunha Doná. Ponta Grossa: DENGE, 2000.

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DIRETÓRIO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVIL DA UFPR. Notas de aulas da disciplina de Construção Civil (segundo volume). Diversos autores. Revisor: Lázaro A. R. Parellada. Apostíla. Curitiba: DAEP, 1997.

DIRETÓRIO ACADÊMICO DE ENGENHARIA CIVIL DA UFPR. Notas de aulas da disciplina de Construção Civil (primeiro volume). Diversos autores. Apostíla. Curitiba: DAEP, 1997.

GUEDES, Milber Fernandes. Caderno de encargos. 3ª ed. atual. São Paulo: Pini, 1994. 662p.

HELENE, Paulo R.L. Manual prático para reparo e reforço de estruturas de concreto. São Paulo: Pini, 1988. 119p.

KLOSS, Cesar Luiz. Materiais para construção civil. 2ª ed. Curitiba: Centro Federal de Educação Tecnológica, 1996. 228p.

RIPPER, Ernesto. Como evitar erros na construção. 3ª ed.rev. São Paulo: Pini, 1996. 168p.

RIPPER, Ernesto. Manual prático de materiais de construção. São Paulo: Pini, 1995. 253p.

SOUZA, Roberto...[et al.]. Qualidade na aquisição de materiais e execução de obras. São Paulo: Pini, 1996. 275p.

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apostila fundacoes

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