UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS

CENTRO DE CINCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Estudo das fundaes em estacas: tipos, clculo, cuidados, execuo.

Vitor Grecco Saves

Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de So Carlos como parte dos requisitos para a concluso da graduao em Engenharia Civil Orientador: Prof. Dr. Jasson R. de Figueiredo Filho

So Carlos 2011

DEDICATRIA

AOS MEUS PAIS, MAURILIO SAVES E ELIANE APARECIDA

GRECCO SAVES, AO MEU IRMO, MAURILIO SAVES JUNIOR E

AO MEU AV ORLANDO GRECCO (IN MEMORIAN).

AGRADECIMENTOS

AOS MEUS FAMILIARES, PELO INCENTIVO, DIRETO E INDIRETO, E CONFIANA EM MIM

DEPOSITADOS DURANTE ESTA JORNADA PARA OBTENO DO TTULO DE ENGENHEIRO CIVIL.

AOS COMPANHEIROS E AMIGOS DA CIDADE DE FERNANDPOLIS-SP, ESPECIALMENTE

AOS ASSOCIADOS DO GRMIO DESPORTIVO MANDIOCA UNITED STARS, COM OS QUAIS

COMPARTILHO ESTA GRADUAO.

REPBLICA DOMINAKANA DA CIDADE DE OURO PRETO-MG E AOS AMIGOS QUE POR

L FIZ, ESPECIALMENTE AO Z DA KANA, JOHN, LINDO, ATHOS, AJUIZADO, CSSIO,

CAMBRAIA, DA LUA, LUTINHO, CABRON, CSAR E MANEZO, COM OS QUAIS COMPARTILHO

ESTA GRADUAO.

REPBLICA QUASE DEZ DA CIDADE DE SO CARLOS-SP E AOS AMIGOS QUE POR

AQUI FIZ, ESPECIALMENTE AO BUDA, MONO, FIO, BOLA, GPS, PREDA, FHC, CALADO,

SIMPLE RICK, SUVACO, SORRISO, CHILENO, CHILENO, G, GAL, DAVIDS, JUNIN, SUDOKU

E POR ULTIMO, PORM NO MENOS IMPORTANTE, NOSSA SECRETRIA DO LAR MIRTES, COM

OS QUAIS COMPARTILHO ESTA GRADUAO.

AO PROF. DR. JASSON R. DE FIGUEIREDO FILHO, PELO AUXLIO E ORIENTAO

DURANTE A ELABORAO DESTE TRABALHO.

RESUMO

Trata-se de um trabalho descritivo do estado atual de tecnologia e cincia na rea de fundaes em estacas, especialmente as produzidas em concreto armado. O captulo introdutrio reflete acerca das definies de fundaes e dos tipos de estacas disponveis para execuo no Brasil. O segundo captulo foi destinado ao estudo do solo atravs da sondagem a percusso Standard Penetration Test (SPT), descrevendo os conceitos, tcnicas, procedimentos e equipamentos utilizados. Na sequncia, atravs do captulo trs, foram expostos os mtodos tericos para areias e argilas, e os mtodos semiempricos de Aoki e Velloso (1975), Dcourt-Quaresma (1978) e Teixeira (1996), utilizados para clculo das fundaes. O quarto captulo descreve aspectos e fatores que resultam em recalques diferenciais, causadores de patologias.

Palavras-chave: Estacas, Fundaes, Standard Penetration Test, SPT.

ABSTRACT

ABSTRACT

It is a work descriptive of the current state of technology and science in the field of foundations on piles, especially those produced in concrete. The introductory chapter reflects on the foundations and definitions of types of cuttings available to run in Brazil. The second chapter was destined for the soil survey by the percussion Standard Penetration Test (SPT), describing the concepts, techniques, procedures and equipment used. Following through chapter three, the theoretical methods have been exposed to sand and clay, and semiempirical methods of Aoki and Velloso (1975), Dcourt-Quaresma (1978) and Teixeira (1996), used for calculation of foundations. The fourth chapter describes aspects and factors that result in differential settlements that cause diseases. Key-words: Stakes, Foundations, Standard Penetration Test, SPT.

SUMRIO

1. APRESENTAO DO PROBLEMA ............................................................................... 1

1.1 IMPORTNCIA DO PROJETO NO CONTEXTO ATUAL .............................. 1

1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 1 1.2.1 Detalhamento dos Objetivos ................................................................................... 1

1.3 JUSTIFICATIVA ..................................................................................................... 2

1.4 METODOLOGIA ..................................................................................................... 2

2. FUNDAES .................................................................................................................... 3

2.1 TIPOS DE ESTACAS .............................................................................................. 4 2.1.1 Estacas de Madeira ................................................................................................. 4 2.1.2 Estacas Metlicas .................................................................................................... 5

2.1.3 Estacas Pr-Moldadas de Concreto Armado .......................................................... 6 2.1.4 Estacas Franki ......................................................................................................... 7 2.1.5 Estacas Strauss ........................................................................................................ 8 2.1.6 Estacas Mega .......................................................................................................... 9

2.1.7 Estacas Raiz .......................................................................................................... 10 2.1.8 Estacas Tipo Broca ............................................................................................... 11 2.1.9 Estacas Apiloadas ................................................................................................. 11

2.1.10 Estacas Tipo Hlice Continua........................................................................... 12 2.1.11 Estacas Barrete ................................................................................................. 13

2.1.12 Estacas de Grande Dimetro............................................................................. 14

2.2 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO .................................................... 15

3. SONDAGEM DO SOLO ................................................................................................. 16

3.1 GENERALIDADES ............................................................................................... 16

3.2 STANDART PENETRATION TEST - SPT ........................................................ 16 3.2.1 Definies ............................................................................................................. 16 3.2.2 Equipamentos ....................................................................................................... 17

3.2.3 Procedimentos ...................................................................................................... 20

3.3 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO ................................................... 23

4. MTODOS DE CLCULO ............................................................................................ 25

4.1 ELEMENTO DE FUNDAO POR ESTACA .................................................. 25

4.2 CAPACIDADE DE CARGA ................................................................................. 25

4.3 MTODOS TERICOS ........................................................................................ 27 4.3.1 Estacas em Argila ................................................................................................. 28 4.3.2 Estacas em Areia .................................................................................................. 29

4.4 MTODOS SEMIEMPRICOS ........................................................................... 30 4.4.1 Mtodo Aoki-Velloso (1975) ............................................................................... 30 4.4.2 Mtodo Dcourt-Quaresma (1978) ....................................................................... 32 4.4.3 Mtodo Teixeira (1996) ........................................................................................ 34

4.5 CARGA ADMISSVEL ......................................................................................... 35 4.5.1 Carga de Catlogo ................................................................................................ 37

4.6 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO .................................................... 37

5. PATOLOGIAS ................................................................................................................. 38

5.1 REQUALQUE DIFERENCIAL ........................................................................... 38

5.2 BULBO DE TENSES .......................................................................................... 39

5.3 SOLOS HETEROGNEOS .................................................................................. 40

5.4 ATRITO NEGATIVO ............................................................................................ 42 5.4.1 Amolgamento ....................................................................................................... 42

5.4.2 Sobrecarga devido Aterro .................................................................................. 43 5.4.3 Peso Prprio do Solo ............................................................................................ 44

5.5 CARREGAMENTO ASSIMTRICO ................................................................. 44

5.6 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO .................................................... 46

6. CONCLUSO .................................................................................................................. 47

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................... 49

1

1. APRESENTAO DO PROBLEMA

Ser objeto de anlise principal deste trabalho a interao solo/estacas, bem como

os aspectos tcnicos e condies fsicas impostas pelo solo, com a finalidade de melhor

compresso e previso de como este conjunto trabalhar quando for executada a obra.

1.1 IMPORTNCIA DO PROJETO NO CONTEXTO ATUAL

Diversas patologias existentes em algumas edificaes so devidas h problemas

nas fundaes, o que prejudica o desempenho da estrutura de um modo geral e em alguns

casos podendo levar runa. Isto ocorre por falhas de projeto, relativamente concepo

estrutural, a clculos errneos e execues incorretas das estacas, por isso o estudo de tal

patologia, resultante de variveis que englobam as fundaes em estacas, torna-se

justificvel.

1.2 OBJETIVOS

Este trabalho tem como principal objetivo a produo de um texto com a finalidade

ilustrativa de como pode ser escolhido o tipo de estaca de acordo com o solo no qual ser

realizada a construo da edificao.

1.2.1 DETALHAMENTO DOS OBJETIVOS

Para a concretizao deste objetivo alguns objetivos especficos sero considerados,

e estas especificidades sero listadas abaixo em tpicos.

Reviso bibliogrfica de trabalhos relacionados fundao em estacas, tendo como

foco a interao solo-fundao, abordando principalmente estacas em concreto

armado.

Estudo da metodologia de clculo, consideraes e modelos matemticos que

possam servir de base para escolha da estaca.

2

1.3 JUSTIFICATIVA

Durante a histria da humanidade pode-se encontrar algumas tragdias que s

aconteceram devido a uma escolha equivocada da tipologia da fundao da edificao ou

ento por alguns aspectos do solo no terem sido considerados durante a fase de projeto.

Problemas com patologias nas edificaes podem ser encontrados com certa

frequncia e causam desconforto e inconvenincias aos usurios. Tais patologias podem

ocorrer devido a um erro de clculo, profundidade da fundao no satisfatria e por carga

excessiva conduzida por uma estaca inadequada ao solo.

Alm de fazer com que o empreendimento tenha um desempenho estrutural no

satisfatrio, erros de projeto provocam gastos extras e por vezes maiores do que seria em

um projeto adequado por causa de correes futuras necessrias.

Mantendo o foco na preveno deve-se rastrear a origem do problema a fim de

solucion-lo, por isso a confeco de um material terico objetivo que traga a realidade

prtica atravs de exemplos inseridos neste contexto e que facilite a interiorizao das

tcnicas e conceitos relativos a fundaes em estacas pode ser uma excelente ferramenta

de formao de profissionais capacitados.

1.4 METODOLOGIA

Para concluso efetiva e satisfatria dos objetivos propostos anteriormente, algumas

atividades sero desenvolvidas e sero divididas em:

Reviso Bibliogrfica: Atravs do estudo de pesquisas e trabalhos que englobam o

tema deste trabalho, pretende-se, por meio da compreenso e entendimento dos

aspectos tcnicos e tericos, desenvolver capacidade para a produo de textos

descritivos, que ilustrem o estado atual da arte de fundaes em estacas.

Anlise terica do conjunto estaca/solo: Durante a reviso bibliogrfica um

aspecto que ir ser analisado atenciosamente ser o comportamento desempenhado

pelas estacas em conjunto com o solo.

Estudo de trabalhos desenvolvidos sobre edificaes existentes: A anlise de

trabalhos realizados sobre edificaes que possuem o sistema de fundao em

estacas possibilitar a contextualizao prtica da teoria.

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2. FUNDAES

Um dos principais elementos de uma construo seja ela de pequeno ou de grande

porte a sua fundao. A fundao - todo elemento de infraestrutura de uma edificao - e

neste caso entende-se como infraestrutura os elementos estruturais que esto envoltos pelo

macio de solo sobre o qual est apoiada a superestrutura, a etapa inicial no processo

executivo da construo, porm nos escritrios de clculo estrutural corresponde a ltima

etapa de clculo, pois para que seja possvel a sua concepo e dimensionamento, todas as

variveis que compem o complexo de esforos gerados pelo peso prprio da estrutura,

cargas permanentes, cargas acidentais, local onde a edificao estar inserida e as

condies e riscos aos quais a edificao estar exposta devido a essa localizao

intensidade e direo dos ventos, clima e temperatura, probabilidade de terremoto e,

tambm, o tipo de solo, suas propriedades fsicas e nvel do lenol fretico, do local devem

ser conhecidas, qualificadas e quantificadas, isto porque o papel, essencialmente,

desempenhado pela fundao transmitir todos esforos verticais e horizontais, assim

como os momentos fletores para o macio de solo.

Todas as variveis citadas acima representam grande importncia no projeto de

fundaes, no entanto se fosse necessrio eleger uma principal ou de maior importncia,

provavelmente a varivel escolhida seria o tipo de solo e exatamente esta em que,

atualmente, encontra-se maior dificuldade de prever, com exatido, o comportamento, por

isso faz-se necessrio o uso do bom senso, prudncia e que o profissional responsvel pelo

projeto de fundao tenha muita viso e tato, pois as patologias geradas na superestrutura

por falhas na fundao podem ser graves e quando se evidencia a demanda para correo,

depois de construda, os custos envolvidos para reforma ou reforo so altos. Desta forma,

pode-se concluir que a etapa correspondente s fundaes no uma fase em que se deva

buscar, inicialmente, economia.

Outra fase, que ocorre posteriormente etapa de concepo e dimensionamento do

projeto de fundao, a etapa de execuo do que foi projetado, ou seja, atravs do uso de

tecnologias, processos executivos e operacionais, busca-se construir um conjunto de

fundao conforme foi projetado.

De acordo com Assuno (2005) a representatividade de falhas referentes

execuo do projeto relevante, por isso um planejamento metdico, segundo cronogramas

fsicos das atividades envolvidas, e o controle rgido da qualidade durante o

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desenvolvimento dessas atividades devem ser implantados nesta etapa visando

neutralizao ou reduo das patologias geradas por tais falhas.

Desenvolvidos tais conceitos iniciais a respeito do projeto, concepo e clculo,

execuo e a possibilidade de patologias decorrentes de falhas durante essas duas etapas,

pode-se seguir com a classificao dos tipos de fundaes.

As fundaes podem ser classificadas segundo sua profundidade de apoio,

elementos estruturais utilizados e so divididas em superficiais e profundas. As fundaes

superficiais tem como limite o apoio em profundidades iguais ou menores do que trs metros

em relao cota de origem do terreno e podem ser executadas na forma de radiers,

baldrames, sapatas corridas e sapatas isoladas. As fundaes profundas tm suas

profundidades de apoio maiores do que trs metros, tambm relativos cota original do

terreno, e podem ser executadas com estacas, tubules e caixes.

Neste trabalho sero abordados apenas conceitos, tecnologias, mtodos de clculo,

patologias e exemplos referentes s fundaes profundas em estacas, com foco maior nas

estacas em concreto armado, assim como as sondagens de solo envolvidas.

2.1 TIPOS DE ESTACAS

A gama diversificada de tecnologias, matrias-primas, imposies tcnicas

resultantes e variantes de acordo com o tipo de solo demanda, tambm, variedade e

possibilidades diferentes que se adaptem melhor ao projeto de fundao. Atualmente o

mercado que presta servio ao subsetor de fundaes, especificamente em estacas,

disponibiliza boa diversidade de elementos estruturais deste tipo.

As estacas diferem-se entre si basicamente pelo material utilizado e mtodo

executivo, que deve compatibilizar prescries de projeto e condies de execuo. Os tipos

de estacas existentes so as de madeira, metlicas, pr-moldadas em concreto armado e

moldadas in loco em concreto armado.

2.1.1 ESTACAS DE MADEIRA

Segundo Multisolos (1993) as estacas de madeira so troncos de rvores

processados e tratados de modo que tenham o comprimento desejado ou modulado

conforme o projeto. So executadas atravs de um processo de cravao com bate-estacas

e possuem a limitao de s poderem ser executadas submersas ao nvel dgua.

Este tipo de estaca destaca-se pelo baixo custo de aquisio, relativa agilidade no

transporte e manuseio, assim como a facilidade para corte e emenda e tima durabilidade

sob o nvel dgua.

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Em contrapartida, como se trata de um bem de consumo primrio pode,

eventualmente, dependendo do local de realizao do empreendimento, ser difcil obt-la,

no sendo vivel sua utilizao, pois o alto custo de frete at o canteiro seria uma barreira

financeira considervel. No pode ser executada em locais nos quais o nvel dgua no for

permanente ou caso no for possvel sua completa submerso, porque caso essas

situaes vigorem, por ser suscetvel aos ataques por micro-organismos, sua capacidade

estrutural e sua durabilidade seriam comprometidos e como correo para tal situao

verificar-se-ia a necessidade de tratamento da madeira, o que acarreta em maiores custos.

Outro fator que resulta na diminuio do seu uso a capacidade de carga relativamente

menor do que outros tipos de estacas.

Figura 1. Estacas de Madeira. Fonte: www.cirneinformatica.com.br

2.1.2 ESTACAS METLICAS

Assim como as estacas de madeira, as estacas metlicas tm como um de seus

aspectos positivos a facilidade no transporte e manuseio, tanto na emenda quanto no corte.

Este tipo de estaca demonstra excelente desempenho estrutural, seu comportamento em

esforos de compresso, trao e absoro de cargas horizontais muito bom. Durante o

seu processo de execuo, atravs de cravao, os elementos estruturais apresentam boa

resistncia aos impactos enrgicos do martelo de bate-estacas, por isso sua penetrao ao

solo ocorre de maneira relativamente fcil e causam poucas vibraes, o que ajuda a

viabilizar o projeto, pois quando h edificaes vizinhas antigas, residenciais ou muito

prximas ao empreendimento e a execuo da estaca resulte em magnitudes altas de

vibraes o projeto pode-se tornar invivel.

Contudo, o seu alto custo de aquisio restringe o seu uso e diminui a frequncia de

utilizao deste tipo de estaca. Outro indicador desfavorvel sua utilizao o fato de

perder qualidade de desempenho e durabilidade quando expostas guas agressivas e

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solos corrosivos, como por exemplo pntanos e solos contaminados. Em argilas moles,

durante sua execuo atravs da cravao das estacas, se existirem pedregulhos grados

ou seixos, a manuteno da verticalidade torna-se difcil, por isso para este tipo de solo as

estacas metlicas no so a melhor opo.

Figura 2. Estacas Metlicas. Fonte: www.jmestaq.com.br

2.1.3 ESTACAS PR-MOLDADAS DE CONCRETO ARMADO

As estacas pr-moldadas de concreto armado, por serem produtos industrializados,

produzidos em fbricas, ou mesmo pr-moldados in loco, tm como aspectos positivos a

garantia de qualidade da estaca e preciso geomtrica. Alm disso, pode ser fabricada

modularmente, pois h a possibilidade de emenda e a capacidade de carga boa. Favorece

a capacidade de carga de solos no coesivos, porque seu processo de execuo, cravao,

ajuda na compactao do solo e reduz recalques.

Pode-se dizer que este tipo de estaca seja um tipo de estaca paradoxal, pelo motivo

de que alguns fatores que favorecem a sua utilizao serem os mesmos que torne onerosa

e dificultem sua execuo; Como sua produo no ocorre no local onde ser implantada

necessrio que seja prevista em clculo armaduras para transporte e suspenso. Suas

dimenses, seo transversal e comprimento, tm limitaes devido relao que seu peso

prprio tem com o transporte e implantao das estacas, isso porque estacas muito pesadas

inviabilizariam o transporte, que representa alto custo operacional, e no Brasil, em geral, os

guindastes disponveis no suportariam estacas com peso muito elevado. Outro fator

paradoxal a compactao de solos no coesivos atravs da cravao, pois com o

aumento da compacidade do solo a dificuldade de cravao de estacas sucessoras tambm

aumenta, gerando vibraes de alta magnitude.

Outros fatores negativos que estas estacas apresentam so a suscetibilidade a

deteriorao se a gua do lenol fretico contiver sulfatos ou cida, dificuldade de manuseio

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relevante e, em consequncia da cravao de estacas de seo cheia, h um grande

deslocamento de solo.

Figura 3. Estacas pr-moldadas em concreto armado. Fonte: arquivo pessoal.

2.1.4 ESTACAS FRANKI

H dois tipos de estacas de concreto armado, um deles, estacas pr-moldadas, foi

citado acima, o outro tipo so as estacas moldadas in loco e para este tipo de estaca

existem diversos tipos, diferenciando-se entre eles o processo de execuo. A estaca Franki

um desses tipos e so executadas com o lanamento de concreto em perfuraes

previamente executadas no terreno, atravs de cravao de tubo de ponta fechada, que

retirado posteriormente concretagem. O fechamento pode ser feito no inicio da cravao

do tubo ou em etapa intermediria, por meio de material granular ou pea pr-fabricada de

ao ou de concreto.

Este tipo de estaca apresenta boa qualidade de execuo e permite o controle desta

execuo. Por ser uma estaca de concreto armado possui alta capacidade de carga e o

processo de cravao compacta solos coesivos. O fechamento do tubo, citado

anteriormente, exclui a influncia do nvel dgua do lenol fretico e o seu comprimento

pode ser ajustado de acordo com a variao do nvel da camada resistente.

Por outro lado, mesmo que seu comprimento possa ser ajustado, h limitaes e por

seu processo de execuo ser feito atravs de cravao h vibrao resultante no solo e,

ainda, durante a cravao do revestimento necessrio que se tenha cuidados para que as

estacas adjacentes no sejam danificadas, existe a possibilidade da cravao de uma

estaca provocar o levantamento de estacas adjacentes, sendo que o recomendado que as

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estacas sucessoras s devem ser executadas quando o concreto das antecessoras

adjacentes endurecer. Pode ocorrer estrangulamento, quando o lanamento do concreto

enrosca no tubo e h diminuio da seo transversal, o que agravado em razo desse

tipo de estaca no admitir grandes dimetros.

Figura 4. Estaca Franki. Fonte: www.geodactha.com.br

2.1.5 ESTACAS STRAUSS

As estacas tipo Strauss foram projetadas, inicialmente, como alternativa s estacas

pr-moldadas cravadas por percusso devido ao desconforto causado pelo processo de

cravao, quer quanto vibrao ou quanto ao rudo. Trata-se de uma variante das estacas

tipo Franki, sendo diferenciadas pelo processo de execuo. O processo de execuo das

estacas Strauss consiste na retirada de terra com sonda ou piteira e, simultaneamente,

introduzir tubos metlicos rosqueveis entre si, at atingir a profundidade desejada e

posterior lanamento de concreto com apiloamento e retirada da tubulao.

Por utilizar equipamento leve esse processo no apresenta vibraes e trepidaes

em prdios vizinhos, o que facilita a sua utilizao. As possibilidades desse processo

abrangem a execuo da estaca com o comprimento de projeto, a verificao durante a

perfurao da presena de corpos estranhos no solo, por exemplo, mataces, permitindo a

mudana de locao da estaca antes da concretagem e evitando custos adicionais gerados

pela produo e execuo de uma nova estaca. Permite, ainda, a fiscalizao, atravs de

uma comparao dos dados obtidos pela sondagem do solo com o que est sendo retirado

do macio. A alta mobilidade do equipamento permite a execuo desse tipo de estaca em

terrenos pequenos, situao muito encontrada em grandes cidades onde o solo muito

valorizado.

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Contudo, este tipo de estaca demonstra baixo desempenho quando o esgotamento

da gua no furo feito por uma sonda for insuficiente, por isso sua utilizao em nveis

profundos de lenol fretico no recomendado. Em argilas muito moles saturadas e em

areias submersas h o risco de seccionamento do fuste pela probabilidade alta de entrada

de solo. Um controle metdico e rigoroso durante a retirada do tubo deve ser aplicado,

porque a maior ocorrncia de falhas com esta estaca ocorre neste momento.

Figura 5. Execuo de uma estaca Strauss. Fonte: www.mrsondagens.com

2.1.6 ESTACAS MEGA

Estas estacas so formadas pela superposio de pequenos segmentos de

elementos pr-moldados de concreto ou perfis metlicos. executada atravs da cravao

dos elementos com auxlio de um macaco hidrulico e muito utilizada para reforos em

fundaes j existentes ou correo de desaprumos originados por recalques diferenciais.

Por serem executadas com macacos hidrulicos esta estaca recomendada para locais de

difcil acesso ao humano ou/e para locais onde se deseja evitar vibraes no solo e,

consequentemente, nas fundaes j existentes.

Figura 6. Estacas Mega. Fonte: www.estacasforte.com.br

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Figura 7. Execuo de estacas Mega. Fonte: www.refortfundacoes.com.br

2.1.7 ESTACAS RAIZ

O processo executivo deste tipo de estaca consiste na perfurao por rotao com

revestimento contnuo do furo e com auxlio de um fludo em circulao (geralmente gua).

O revestimento penetra no macio de solo e os vrios segmentos so rosqueados uns aos

outros at que a profundidade desejada seja alcanada. Quando h a necessidade de

perfurao de rocha, a perfurao realizada com um martelo de fundo a roto-percusso.

Aps executado o furo com o dimetro de projeto, que para esta estaca varia entre 8 a 45

cm, executa-se a armadura e o lanamento do concreto.

Inicialmente estas estacas foram desenvolvidas basicamente para o reforo de

fundaes. No entanto, recentemente devido aos avanos das tcnicas executivas e do

conhecimento sobre o comportamento do solo tornou-se possvel aumentar a capacidade de

carga e a produtividade deste tipo de estaca.

Alguns fatores positivos a respeito deste tipo de estaca devem ser citados, como por

exemplo, a alta capacidade de carga com recalques reduzidos, possibilidade de execuo

em locais de difcil acesso e em direes especiais, e tambm no h perturbao da

vizinhana por no apresentar vibraes.

Figura 8. Execuo de estaca Raiz. Fonte: www.metro.sp.gov.br

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2.1.8 ESTACAS TIPO BROCA

Este tipo de estaca executada com trado manual ou mecnico, sem uso de

revestimento, at que se alcance a profundidade desejada. O seu uso limita-se a

profundidades acima do nvel dgua, ou ento, se o furo puder ser seco antes da

concretagem.

Pode-se citar como fatores positivos desse tipo de estaca o seu baixo custo de

produo e execuo, a facilidade de execut-la, no sendo necessrio o uso de

equipamentos onerosos e mo-de-obra especializada e seu processo de execuo no

produz vibrao.

No entanto, sua capacidade de carga reduzida e h limitao quanto a sua

profundidade, no sendo recomendada sua execuo para profundidades maiores do que 6

metros.

Figura 9. Execuo de estaca tipo Broca. Fonte: www.diario-de-obra.blogspot.com

2.1.9 ESTACAS APILOADAS

Para a execuo deste tipo de estacas utilizam-se soquetes para escavao do solo

atravs de apiloamento, por isso o seu nome de estacas apiloadas. Posteriormente a

escavao lana-se o concreto no furo feito pelo soquete. Ainda no h estudos que

determinem cientificamente a sua capacidade de carga, porm estima-se que estacas desse

tipo podem suportar solicitaes na ordem de 90 tf (tonelada-fora).

Recomenda-se o uso desta estaca em solos porosos e de baixa resistncia, contudo

s possvel o seu uso em profundidades acima do lenol fretico.

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Figura 10. Soquete para execuo de estacas Apiloadas. Fonte: www.dicionariogeotecnico.com.br

2.1.10 ESTACAS TIPO HLICE CONTINUA

Como sugere o nome, esta estaca executada atravs da cravao da hlice no

solo com trado continuo, aplicando torque adequado resistncia do solo, e lanamento de

concreto, sob presso pela haste central do equipamento, simultneo a retirada do trado.

Neste caso a armadura colocada somente aps a concretagem, porm de forma

imediata, antes da pega do concreto.

Pela continuidade do processo o uso desta estaca possvel em solos coesivos e

arenosos em profundidades que atinjam ou no o lenol fretico, porque desta forma no

ocorre alvio significativo no terreno que permita o desmoronamento do furo ou infiltrao de

gua.

Os fatores positivos que merecem destaque para este tipo de estacas consistem na

no provocao de vibraes no solo, sua alta produtividade quando h padronizao nos

dimetros das estacas, ou seja, quando em projeto previsto estacas de dimetros iguais e

no h a necessidade de alternncia de dimetros do trado a velocidade de produo

estacas alta e pode ser utilizada na maioria dos solos, exceto quando h presena de

mataces.

As restries do uso dessa estaca so a necessidade de que o terreno seja plano, ou

ento execuo prvia de terraplanagem, devido ao tipo e porte do equipamento, alm

disso, por tratar-se de concretagem bombeada e simultnea a cravao da hlice no solo, a

central de produo de concreto deve estar prxima ao equipamento para garantir a

produtividade do processo, assim como o numero de estacas deve ser suficientemente alto

para justificar a mobilizao dos equipamentos, que so onerosos.

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Figura 11. Execuo de estacas tipo Hlice Contnua. Fonte: www.geodactha.com.br

2.1.11 ESTACAS BARRETE

O processo executivo deste tipo de estaca realizado atravs de escavao do solo

e posterior concretagem, ou seja, atravs do uso de uma camisa guia de escavao, que

conhecida como Clamshell, e completando o furo de escavao com lama. A execuo da

estaca seguida pelo posicionamento da armadura e controle da presso interna do furo

com ar comprimido, desta forma a lama usada retirada e acrescentada uma lama nova ao

furo. Com tais procedimentos iniciais realizados, iniciam-se os procedimentos para a

concretagem, ou seja, feita a colocao do tubo de concretagem e instalao da bomba

de submerso, e quando finalizados estes procedimentos possvel o lanamento do

concreto ao furo. Terminada a concretagem, procede-se o aterro da parte superior e da

retirada da camisa guia.

As vantagens inerentes ao uso desta tipologia de estaca consistem em uma

execuo sem vibrao e rudos, devido ao processo executivo de escavao, a

possibilidade de atravessar camadas do solo de grande resistncia devido s ferramentas

de escavao e por tratar-se de um processo mecanizado sua execuo rpida. Com o

uso desta estaca possvel atingir grandes profundidades de cota de apoio e resistir

grandes cargas solicitantes com um nico elemento de fundao, reduzindo deste modo o

volume dos blocos.

Contudo, seu processo executivo mecanizado que envolve equipamentos de locao

ou aquisio onerosos torna o seu uso invivel para edificaes de pequeno ou mdio porte,

sendo indicada para obras de grande porte.

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Figura 12. Execuo com camisa guia da Estaca Barrete. Fonte: www.tenge2007.blogspot.com

2.1.12 ESTACAS DE GRANDE DIMETRO

As estacas de grande dimetro so caracterizadas por serem estacas de concreto

armado moldado in loco com um processo executivo de escavao de solo.

Inicialmente o processo d-se pela execuo das camisas-guia que servem como

balizamento para as estacas. A escavao do furo acompanhada pela insero

progressiva da lama bentontica no furo que escavado com trado mecnico, o que

caracteriza a mecanizao do processo. Antes do incio da instalao da gaiola de armao

realizada a limpeza do furo retirando a lama usada e detritos e acrescentando lama nova

no furo. Desta forma, procede-se com a instalao da gaiola de armao que deve ser feita

cuidadosamente garantindo espessuras de cobrimento e fixao camisa-guia. Com auxlio

de bombas de submerso segue-se a execuo com a etapa de lanamento do concreto

atravs de um tubo central de concretagem.

As vantagens e desvantagens inerentes ao uso desta tipologia de estaca so

semelhantes aos fatores considerados para as estacas barrete, por serem semelhantes,

tambm, em seu processo construtivo.

Figura 13. Execuo de estacas de Grande Dimetro. Fonte: www.revistafundacoes.com.br

15

2.2 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO

De modo geral a escolha do tipo de estaca deve-se basear na localizao do

empreendimento, na tipologia da estrutura e os esforos envolvidos, no tipo de solo e nas

suas condies para uso, considerar o processo executivo e os equipamentos que esto

envolvidos assim como sua disponibilidade. Para a viabilidade do projeto de fundaes faz-

se necessrio um estudo da relao custo/benefcio das estacas que possam ser utilizadas.

Os solos com mataces, informao retirada do relatrio de sondagem do solo,

devem ser evitados, pois torna onerosa a execuo por escavao ou pode causar danos

estruturais nos elementos por fundaes quando executadas por cravao. Ainda relativo s

estacas escavadas muito importante que seja monitorado o furo quanto ao

desmoronamento do solo para dentro do furo.

16

3. SONDAGEM DO SOLO

3.1 GENERALIDADES

A qualidade do projeto de fundao depende, entre outros fatores, do conhecimento

do solo no qual o projeto ser desenvolvido. Atravs de sondagens e ensaios do macio

obtm-se as propriedades fsicas, qumicas e mecnicas do solo, alm da profundidade do

nvel dgua. Os resultados obtidos permitem classificar o tipo do solo e a partir disto

comear a triagem de quais tipos de fundaes podem ser executadas e definir quais as

correlaes que sero feitas.

Atualmente, no Brasil, o mtodo de ensaio e sondagem de solo mais utilizado o

Standard Penetration Test (SPT), por envolver tecnologias relativamente simples e boa

coerncia e confiabilidade dos resultados, isto porque sua execuo regulamentada e

deve ser feita de acordo com normas brasileiras. A norma brasileira que rege o ensaio SPT

a norma NBR-6484/2001. O ensaio consiste na coleta de solo atravs de perfurao inicial

de 55 cm e cravao final de 45 cm a cada metro, segregando o solo em camadas de 1

metro e suas respectivas propriedades, durante a execuo anote-se o nmero necessrio

para cravao dos ltimos 30 cm.

3.2 STANDART PENETRATION TEST - SPT

3.2.1 DEFINIES

De acordo com a ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS (ABNT),

para melhor compreenso do que ser exposto e explanado sobre as tcnicas envolvidas na

execuo e ndices obtidos, ser definido previamente os termos e expresses que sero

utilizadas.

SPT: forma abreviada de Stantard Penetration Test

N: letra que representa o ndice de resistncia penetrao do SPT, que

aferido atravs do nmero de golpes, posteriores a cravao inicial de 15 cm,

necessrios para cravao de 30 cm do amostrador padro.

Solos Grossos: solos em que a frao predominante dos gros visvel a

olho nu, abrangendo as areias e os pedregulhos.

17

Solos Finos: pela contradio lgica na nomenclatura, nestes solos no

possvel a distino da frao predominante dos gros a olho nu e

correspondem s argilas e aos siltes.

Solos Orgnicos: trata-se dos solos que contm quantidade significativa de

matria orgnica e usualmente tm a colorao escura.

Plasticidade: caracterstica dos solos finos argilosos que corresponde s

deformaes permanentes, sem que ocorra ruptura, fissuramento ou variao

aprecivel de volume.

3.2.2 EQUIPAMENTOS

A ABNT prescreve em documento normativo, NBR 6484/2001, os equipamentos

necessrios para realizao do ensaio SPT. Os equipamentos utilizados esto listados e

descritos abaixo.

Torre com roldana: torre para auxlio nas manobras com hastes ou tubos de

revestimento.

Tubos de revestimento: devem ser de ao, com dimetro nominal interno 63,5

mm e externo 76,1 mm com erro associado de 5 mm para mais ou para

menos, podendo ser emendados por luvas, com comprimentos de 1,00 m

e/ou 2,00 m.

Composio de perfurao: o conjunto com o amostrador-padro deve ser

constitudo de hastes de ao com dimetro nominal interno 25 e peso terico

de 32 N/m, acopladas por roscas e luvas atarraxadas, de modo que forme um

conjunto varivel em 1 m e/ou 2 m.

Figura 14. Amostrador-padro. Fonte: www.tectools.com.br

18

Trado-concha: deve ter dimetro de (100 10) mm.

Figura 15. Trado-concha. Fonte: www.viatest.com.br

Trado helicoidal: o dimetro do trado helicoidal, de dimenso mnima de 56

mm, deve ser tal de forma que haja um espao entre o trado e a parede

interna do tubo de revestimento e essa distncia deve estar compreendida

entre 5 mm e 7 mm, para permitir que o amostrador-padro desa livre dentro

da perfurao.

Figura 16. Trado helicoidal. Fonte: www.tracom.com.br

Trpano ou pea de lavagem: este equipamento deve ser de ao com

dimetro nominal 25, terminada em bisel e dotada de duas sadas laterais

para gua. A distncia entre os orifcios de sada da gua e a extremidade em

forma de bisel deve ser no mnimo de 200 mm e no mximo de 300 mm.

19

Figura 17. Trpano de lavagem. Fonte: NBR 6484/2001

Cabea de bater: equipamento que receber o impacto do martelo, deve ser

constituda por tarugo de ao de (83 5) mm de dimetro, (90 5) mm de

altura e massa nominal entre 3,5 kg e 4,5 kg.

Martelo padronizado: utilizado para cravar os tubos de revestimento e de

composio de hastes com amostrador, deve consistir em uma massa de

ferro de forma prismtica ou cilndrica, tendo encaixado, na parte inferior, um

coxim de madeira dura, perfazendo um total de 65 kg. O martelo pode ser

macio ou vazado, quando macio deve ter uma haste-guia de 1,20 m de

comprimento fixada sua face inferior, no mesmo eixo de simetria

longitudinal, a fim de assegurar a centralizao do impacto na queda; esta

haste-guia deve ter uma marca visvel distando de 0,75 m da base do coxim

de madeira, e quando o martelo for vazado deve ter um furo central de 44 mm

de dimetro, sendo que, neste caso, a cabea de bater deve ser dotada, na

sua parte superior, de uma haste-guia de 33,4 mm de dimetro e 1,20 m de

comprimento, na qual deve haver uma marca distando 0,75 m do topo da

cabea de bater.

20

Figura 18. Exemplo de Martelo padronizado. Fonte: www.forsuntools.en.alibaba.com

3.2.3 PROCEDIMENTOS

3.2.3.1 Locao dos furos e Quantidades

Os furos devem ser locados previamente sua execuo e esta locao deve ser

feita de modo que seja visvel e atravs de piquetes com identificao do furo.

A ABNT, atravs da NBR 8036, explica que as locaes dos furos em planta,

dependem do tipo de estrutura, de suas caractersticas, das condies impostas pelo

subsolo e que o nmero de sondagens deve ser suficientemente grande de modo que seja

possvel fornecer um quadro que se aproxime o quanto possvel da provvel variao das

camadas do subsolo do local em estudo. Este nmero de sondagens determinado pela

rea da projeo em planta do edifcio e a proporo entre rea e nmero de furos ser

explicitada abaixo conforme o Quadro 1.

Quadro 1: Relao rea/N de furos.

rea de projeo em planta do Edifcio Nmero de Sondagens

< 1200 m Uma sondagem para cada 200 m

> 1200 m e < 2400 m Uma sondagem para cada 400 m excedentes

> 2400 m N fixado de acordo com plano particular

No entanto, em quaisquer circunstncias, o nmero mnimo de sondagens deve ser

dois furos para projees em planta com rea at 200 m e trs para reas entre 200 m e

400 m. Ressaltando que quando da poca de sondagem ainda no houver disposio da

projeo do edifcio, o nmero de sondagens deve ser tal de forma que os furos tenham 100

m de distncia entre si e sejam executadas, no mnimo, trs sondagens. Para nmero de

sondagens maiores do que trs os furos no devem ser executados segundo um mesmo

alinhamento, ou seja, os furos de sondagens no podem ser colineares.

21

3.2.3.2 Processos de Perfurao

Segundo prescreve a ABNT com a NBR 6484/2001, o procedimento inicial de uma

sondagem percusso realizado manualmente com o uso do trado-concha at a

profundidade de 1 m e, sequencialmente, a instalao, at essa profundidade, do primeiro

segmento do tubo de revestimento. Posteriormente esta etapa inicial a sondagem ocorre

de forma cclica, sendo a percusso do solo realizada, a cada metro, com trado helicoidal

at atingir o nvel dgua e ao fim de cada metro a amostra de solo recolhida para ensaios.

Em casos em que o trado helicoidal no esteja sendo eficaz, use como indicador para

eficcia a perfurao menor do que 50 mm aps 10 min de operao, ou no caso de solo

no aderente ao trado, a perfurao deve continuar pelo mtodo de circulao de gua.

O mtodo de circulao de gua realizado com o trpano de lavagem e consiste

em remover o material escavado atravs da circulao de gua feita com uma bomba

motorizada instalada no conjunto de perfurao. O processo de escavao ocorre segundo

um ciclo alternado de levantamento da composio de perfurao em 30 cm, relativos ao

fundo do furo, e na sua queda, que deve ser feito manualmente pelo operador. Quando do

trmino da escavao at a cota de ensaio e amostragem, a composio de perfurao

deve ser suspensa em 20 cm, relativos, tambm, ao fundo do furo, e com a manuteno da

circulao de gua remove-se completamente os detritos da perfurao. Caso a parede do

furo se mostre instvel durante o processo de perfurao do furo de sondagem torna-se

obrigatrio o uso de tubos de revestimento para controlar a instabilidade e manter a

confiabilidade dos resultados.

Conforme determina a ABNT, o tubo de revestimento deve ficar a uma distncia de

no mnimo 50 cm do fundo do furo, quando da operao de ensaio e amostragem. Somente

em casos de fluncia do solo para o interior do furo, deve ser admitido deix-lo mesma

profundidade do fundo do furo. Quando as sondagens forem profundas e, tambm, em solos

instveis, pode-se lanar mo do uso de lamas de estabilizao ao invs do tubo de

revestimento, desde que no estejam previstos ensaios de infiltrao na sondagem.

3.2.3.3 Amostragem e SPT

De acordo com a ABNT (NBR 6484/2001), a amostragem de solo deve ser feita a

cada metro de perfurao atravs do amostrador-padro, que deve descer livremente pelo

furo de sondagem at o contato com o fundo. A partir deste contato com o fundo do furo, por

sequncia instala-se a cabea de bater. Para controle e acompanhamento das

profundidades de cravao utiliza-se o tubo de revestimento como referncia, atravs de

traos de giz feitos na haste, a cada 15 cm, completando 45 cm. Aps estes procedimentos

o martelo padronizado deve ser apoiado suavemente sobre a cabea de bater, isso porque

22

pode acontecer de o solo ser muito fofo e de baixa resistncia, e por isso, somente o peso

do martelo seria capaz de causar a penetrao dos 45 cm ou mais. Quando isto ocorre o

amostrador-padro deve ser retirado para colheita do solo para ensaio, caso contrrio

prossegue-se a cravao at completar os 45 cm, atravs de impactos sucessivos e diretos

do martelo, que suspenso a uma altura padro de 75 cm, e ento, liberado para queda,

sobre a cabea de bater. Para posterior uso, anota-se o nmero de golpes necessrios

cravao de cada segmento de 15 cm do amostrador-padro, contudo, nem sempre

possvel aferir nmeros inteiros de golpes para 15 cm, por isso, quando isto no for possvel,

deve-se anotar nmeros de golpes para profundidade imediatamente superiores a 15 cm, e

ento, segue-se o mesmo procedimento para completar 30 cm e 45 cm, sendo os resultados

emitidos em forma de frao, por exemplo, 3/17, onde no numerador colocado o nmero

de golpes e no denominador a profundidade cravada com os golpes.

Nem sempre se faz necessrio a cravao do amostrador-padro em 45 cm de

profundidade no solo. As situaes em que isto pode ocorrer so quando em qualquer um

dos trs segmentos de 15 cm o nmero de golpes for maior do que 30 ou o nmero de

golpes alcanar valores superiores a 50, antes dos 45 cm. A cravao do amostrador-

padro tambm interrompida quando este no avana no solo aps aplicao de cinco

golpes sucessivos do martelo.

O ndice N supracitado obtido quando a cravao atinge 45 cm e o seu valor

determinado pela soma do nmero de golpes das segunda e terceira etapas de cravao de

15 cm. No entanto, quando ocorre a situao do amostrador-padro penetrar 45 cm ou mais

na camada de solo somente com o peso do martelo o valor adotado para o ndice N igual

a zero. Pode acontecer, tambm, de logo no primeiro golpe a penetrao ser maior do que

45 cm, neste caso, o resultado da medio deve ser representado por frao, onde no

numerador aparece o numero um (nmero de golpes) e no denominador deve ser

apresentado a profundidade de penetrao relativa a este golpe, por exemplo, 1/50. Outra

situao passvel de acontecer o amostrador-padro, com poucos golpes, exceder

significativamente os 45 cm ou quando no puder haver distino clara nas trs penetraes

parciais de 15 cm, nestas situaes o resultado tambm deve ser apresentado em forma de

frao, por exemplo, 1/78 ou 1/26.

3.2.3.4 Critrios de paralisao

A ABNT, atravs da NBR 6484/2001, estipula critrios para paralisao das

sondagens a percusso do solo. O processo de perfurao por circulao de gua,

associado aos ensaios penetro mtricos, devem ser paralisados sempre que as situaes

abaixo acontecerem.

23

Quando, em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetrao dos 15 cm

iniciais do amostrador-padro;

Quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetrao dos 30 cm

iniciais do amostrador-padro;

Quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetrao dos 45

cm do amostrador-padro.

Outro critrio utilizado que j fora supracitado quando do avano da perfurao por

circulao de gua forem obtidos avanos inferiores a 50 mm em cada perodo de 10 min

ou, ento, quando, aps a realizao de quatro ensaios consecutivos, no for alcanada a

profundidade de execuo do SPT. Caso haja a necessidade tcnica de continuar a

investigao o mtodo implantado para a sondagem a percusso deve ser o mtodo de

perfurao rotativa.

3.2.3.5 Observao do nvel do lenol fretico

Um aspecto muito importante da sondagem do solo definir a que profundidade

encontra-se o nvel do lenol fretico. Um indcio forte de que se alcanou o nvel dgua, ou

ento que se tenha atravessado um nvel dgua, a umidade aparente que o solo retirado

durante a escavao apresenta, o operador deve estar atento a isso. Quando essa situao

verificada deve-se interromper a operao de perfurao e comear a observar a elevao

do nvel dgua no furo e realizar leituras a cada cinco minutos dentro de um prazo mnimo

de quinze minutos. Quando da interrupo da execuo da sondagem, se faz obrigatria a

medio, tanto no incio quanto no fim da interrupo, do nvel dgua no furo, bem como da

profundidade aberta do furo e da posio do tubo de revestimento, sendo mantidas essas

recomendaes quando ocorrer artesianismo ou fuga de gua no furo.

Quando terminada a sondagem, deve-se tentar, ao mximo, a retirada de gua

interna do furo com auxlio do baldinho, assim como deve ser retirado o tubo de

revestimento doze horas aps o encerramento da sondagem, contanto que o furo no esteja

obstrudo, e realizar novamente a medida da posio do nvel dgua.

3.3 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO

A introduo dos conceitos, procedimentos e tcnicas que envolvem os processos de

sondagem, execuo, amostragem e medies que so pertinentes ao Ensaio SPT do solo

apresentados neste captulo so baseados nas normas NBR 6484 e NBR 8036, produzidas

pela Associao Brasileira de Normas Tcnicas, a ABNT, e o conhecimento de tais normas

justificado, principalmente, pelo conceito de que para exigir e cobrar um servio de

24

qualidade que satisfaa as expectativas, assim como o bom entendimento dos resultados

obtidos, primordial que se conhea os aspectos gerais englobados pelas atividades em

questo, pois, quando da atuao do engenheiro civil, geralmente o servio de sondagem

do solo terceirizado para laboratrios especializados neste nicho.

25

4. MTODOS DE CLCULO

4.1 ELEMENTO DE FUNDAO POR ESTACA

Inicialmente, antes da introduo do conceito de capacidade de carga das estacas

de fundao, se faz necessrio a definio do que seria um elemento de fundao por

estaca. A estaca, por definio, assemelha-se a um pilar, pois se trata de uma barra sujeita,

prioritariamente, esforos axiais de compresso, porm, o que distingue estes dois

elementos estruturais a interao solo/estaca, ou seja, uma estaca s elemento de

fundao quando est envolta pelo macio de solo.

4.2 CAPACIDADE DE CARGA

Quando do momento de clculo e definio do tipo de fundao a ser executada

fornecido ao responsvel pelo projeto das fundaes os esforos resultantes nos pilares

imediatamente superiores cota de fundao e o que nortear a escolha do tipo de estaca,

assim como sua cota de apoio e/ou o nmero de estacas por blocos de transferncia de

carga entre pilares e estacas a capacidade de carga inerente a cada tipo de estaca.

Figura 19. Exemplo de Blocos de Fundao. Fonte: arquivo pessoal.

Segundo Cintra e Aoki (2010) o conceito de capacidade de carga definido pela

aplicao de uma carga e o aumento gradativo desta carga, mobilizando tenses resistentes

de atrito entre o solo e o fuste da estaca, entenda como fuste o corpo da estaca, e tambm

26

tenses resistentes normais ponta da estaca, sendo, assim, a capacidade de carga da

estaca a soma dessas tenses resistentes. De modo simplificado, considere que primeiro

haja somente a tenso resistente de atrito entre o solo e a estaca e que aps total

mobilizao dessa tenso comece, ento, a mobilizao da tenso resistente de ponta da

estaca. Caso no houvesse a resistncia de ponta de estaca, para cargas maiores do que a

tenso resistiva de atrito lateral, a estaca deslocar-se-ia incessantemente para baixo, por

isso, a capacidade de carga de uma estaca (R) limita-se a soma da resistncia de atrito

lateral (RL) e a resistncia de ponta da estaca (RP). Deste conceito resulta a expresso da

capacidade de carga.

R = RL + RP (3.1)

A resistncia de ponta da estaca pode ser obtida multiplicando-se a resistncia de

ponta, em unidades de tenso (rP), pela rea da seo transversal da base da estaca (AP):

RP = rPAP (3.2)

Cintra e Aoki (2010) enunciam que para os casos especiais de estacas pr-moldadas

com seo vazada, perfis metlicos e estacas Franki, a resistncia de ponta obtida pelo

mesmo produto supracitado, porm fazem algumas observaes. Quanto pr-moldadas

pode-se considerar a rea da seo cheia por causa do embuchamento que ocorre na

cravao, quanto as estacas de perfis metlicos pode-se utilizar tanto a rea do retngulo

que circunda a seo transversal do perfil quanto a rea real, isto ir depender do grau de

aderncia solo/estaca, e quanto as estacas Franki a rea da ponta (AP) calculada a partir

do volume da base alargada (V), tida como esfrica:

AP = [(3V)/(4 )]^(2/3) (3.3)

Usualmente, os valores de V so definidos relativamente aos dimetros do tubo de

revestimento, que definem o dimetro da estaca, e estes valores esto apresentados

conforme a Tabela 1:

27

Tabela 1: Valores usuais de V em funo do dimetro do tubo.

Dimetro do tubo (cm) Volume da base (m)

35 0,18

40 0,27

45 0,36

52 0,45

60 0,60

A resistncia de atrito lateral do fuste com o macio de solo (RL) obtida

multiplicando-se o permetro do fuste (U), igual D (circular) ou 4D (quadrada), pelo

somatrio do produto entre o atrito unitrio, em unidades de tenso (rL), e o comprimento

associado a cada uma das vrias camadas de solo que envolvem o fuste da estaca (L):

RL = U(rLL) (3.4)

Cintra e Aoki (2010) enunciam quais permetros devem ser adotados para os casos

especiais de estacas pr-moldadas com seo vazada, perfis metlicos. Em perfis metlicos

geralmente deve-se usar o permetro resultante da soma de todas as faces em contato com

o solo, note pode haver situaes onde apenas a mesa esteja em contato com o solo e isto

vai depender do solo. Quanto s estacas pr-moldadas de seo vazada o permetro

utilizado ser o resultante do dimetro externo. Desta forma, considerando ressalvas e

conceitos relativos a caractersticas geomtricas das estacas, a equao resultante para o

clculo de capacidade de carga de uma estaca :

R = U (rLL) + rPAP (3.5)

4.3 MTODOS TERICOS

A gama de frmulas para o clculo de capacidade de carga de elementos de

fundao por estacas consideravelmente alta e devido a essa grande diversidade de

28

proposies h dificuldade no ajuste de um bom modelo fsico e matemtico que represente

coerentemente a complexidade relativa ruptura de fundaes profundas.

No entanto Cintra e Aoki (2010), para os casos particulares de solos estritamente

argilosos ou arenosos, fornecem um encaminhamento para formulao terica da

capacidade de carga de elementos de fundao por estacas.

4.3.1 ESTACAS EM ARGILA

Para este caso Cintra e Aoki (2010) indicam que a tenso de adeso do solo ao fuste

da estaca, atrito, pode ser calculada em funo do produto da coeso no drenada (c) da

argila com um fator de adeso () entre o solo e a estaca. Desta forma a incgnita rL

assume a forma:

rL = c (3.6)

Utilizando esse novo conceito da equao (3.6), a equao (3.4) assume a forma:

RL = U(cL) (3.7)

Figura 20. Fator de adeso x Coeso c (kPa). Fonte: ONeill et al (1999).

A outra incgnita, referente ao solo, envolvida no clculo da capacidade de carga do

elemento de fundao por estaca, a resistncia de ponta (rP) pode ser obtida transformando

a tenso resistiva de ponta em uma soma do produto entre o valor mdio da coeso no

drenada da camada de apoio da ponta da estaca (c) e o fator de capacidade de carga para

29

fundaes profundas (NC = 9) com a tenso vertical efetiva na cota de apoio da base da

estaca (q). Desta forma a equao (3.2) assume a forma:

RP = (9c+q)AP (3.8)

4.3.2 ESTACAS EM AREIA

Novamente, assim como para as estacas em argila, o problema consiste na

reformulao das variveis relativas ao solo, rL e rP , e assim definir uma nova equao para

obteno da capacidade de carga do elemento de fundao por estaca.

Para o caso de solos arenosos a tenso de atrito lateral pode ser calculada pelo

produto entre as variveis de tenso horizontal no segmento de estaca (H) e o coeficiente

de atrito solo/estaca (tg), onde o ngulo de atrito entre o solo e a estaca, e a tenso

horizontal obtida pelo produto entre o coeficiente de empuxo (K) e a tenso vertical (V):

rL = KVtg (3.9)

Considerando ainda que a tenso vertical (V) um produto entre o peso especfico

da areia () e a profundidade (z), a equao (3.9) assume a forma:

rL = Kztg (3.10)

Cintra e Aoki (2010) alertam para o fato de que o atrito lateral no cresce

indefinidamente com a profundidade em razo do efeito de arqueamento nas areias,

atingindo um valor crtico (rL*) a profundidades de ordem de 10 ou 20 vezes o dimetro da

estaca, dependendo, respectivamente, se areia for fofa ou compacta. Sendo assim, o

clculo feito atravs da preposio de que o atrito lateral aumenta linearmente at uma

profundidade igual a 15 vezes o dimetro, para qualquer que seja a compacidade do solo,

permanecendo constante e igual ao valor crtico para profundidades maiores. Desta modo, a

equao (3.10) assume a forma:

rL* = K(15D)tg (3.11)

30

O valor de coeficiente de empuxo (K), assim como o ngulo de atrito (), variam de

acordo com o processo executivo da estaca e do material do qual feita, definindo assim a

tabela abaixo.

Tabela 2. Coeficiente de empuxo K e ngulo de atrito . Fonte: Broms (1966).

Estaca K

Areia Fofa Areia Compacta

Metlica 0,5 1,0 20

Pr-moldada de concreto 1,0 2,0 3/4

Madeira 1,5 4,0 2/3

.A resistncia de ponta na iminncia de ruptura, quando a estaca tende ao

deslocamento incessante para baixo, em areias puras, o produto entre o valor mximo de

sobrecarga (q*), correspondente a profundidade crtica (15D), o fator de capacidade de

carga (Nq*) e a rea da seo transversal da base da estaca (AP):

RP = (q*Nq*)AP (3.12)

4.4 MTODOS SEMIEMPRICOS

Considerando a dificuldade de formulao de modelos matemticos e fsicos para

fundaes profundas confiveis, muitos autores tm proposto mtodos baseados em

empirismo atravs de correlaes e resultados de ensaio in loco e ajustados com provas de

carga. Atualmente escritrios de clculo e projetos em fundaes profundas tm utilizado

trs mtodos semiempricos brasileiros, sendo eles o mtodo Aoki-Velloso (1975), o mtodo

Dcourt-Quaresma (1978) e o mtodo Teixeira (1996).

4.4.1 MTODO AOKI-VELLOSO (1975)

Segundo Cintra e Aoki (2010), neste mtodo, as incgnitas relativas ao solo, rL e rP,

so incialmente obtidas a partir do ensaio de penetrao esttica CPT, atravs dos valores

de resistncia de ponta do cone (qC) e do atrito lateral unitrio (fS), divididos por fatores de

correo que levam em conta a diferena de comportamento entre a estaca e o modelo

CPT, F1 e F2:

rP = qC/F1 (3.13)

31

rL = fS/ F2 (3.14)

Contudo, este tipo de ensaio CPT no muito utilizado no Brasil, sendo o ensaio

SPT, conforme supracitado, o mais empregado, desta forma, ento, pode-se substituir o

valor da resistncia de ponta (qC) por uma correlao com o ndice de resistncia

penetrao (NSPT):

qC = KNSPT (3.15)

Sendo K um coeficiente que depende do tipo de solo. Tal correlao possibilita,

tambm, representar o atrito lateral em funo de NSPT, com a utilizao da razo de atrito

():

= fS/qC (3.16)

Desta forma o atrito lateral unitrio (fS) pode ser obtido pelo produto entre a razo de

atrito (), que depende do tipo de solo, e a correlao da resistncia de ponta com o NSPT:

fS = KNSPT (3.17)

Substituindo as equaes (3.15) e (3.17) nas equaes (3.13) e (3.14), temos:

rP = [(KNP)/F1] (3.18)

rL = [(KNL)/F2] (3.19)

Onde NP e NL so, respectivamente, o ndice de resistncia penetrao na cota de

apoio da ponta da estaca e o ndice de resistncia penetrao mdio na camada de solo,

sempre relativos sondagem mais prxima.

32

Cintra e Aoki (2010) exprimem atravs de tabelas os valores de K e a razo de atrito

() de acordo com cada tipo de solo, e os valores de correo F1 e F2 segundo o tipo de

estaca:

Tabela 3. Coeficiente K e razo de atrito . Fonte: Aoki e Velloso (1975).

Solo K (MPa) (%) Areia 1,00 1,4

Areia Siltosa 0,80 2,0

Areia Siltoargilosa 0,70 2,4

Areia Argilosa 0,60 3,0

Areia Argilossiltosa 0,50 2,8

Silte 0,40 3,0

Silte Arenoso 0,55 2,2

Silte Arenoargiloso 0,45 2,8

Silte Argiloso 0,23 3,4

Silte Argiloarenoso 0,25 3,0

Argila 0,20 6,0

Argila Arenosa 0,35 2,4

Argila Arenossiltosa 0,30 2,8

Argila Siltosa 0,22 4,0

Argila Siltoarenosa 0,33 3,0

Tabela 4. Fatores de correo F1 e F2 atualizados. Fonte: Aoki e Velloso(1975)

Tipo de Estaca F1 F2

Franki 2,50 2F1

Metlica 1,75 2F1

Pr-Moldada 1+(D/0,80) 2F1

Escavada 3,0 2F1

Raiz, Hlice contnua 2,0 2F1

Para este mtodo Cintra e Aoki (2010) recomendam que sua formulao geral seja

mantida, porm, deve-se buscar substituir as correlaes originais, muito abrangentes, por

correlaes regionais, mais coerentes, e que tenham validade comprovada.

4.4.2 MTODO DCOURT-QUARESMA (1978)

Neste mtodo a resistncia de atrito lateral (RL) e a resistncia de ponta de estaca

(RP) da equao da capacidade de carga (R) so representadas pelas seguintes equaes:

RL = rLUL (3.20)

RP = rPAP (3.21)

33

Para o clculo da resistncia de atrito lateral necessrio que seja feita uma

estimativa da tenso de atrito lateral (rL) atravs do valor mdio do ndice de resistncia

penetrao do SPT ao longo do comprimento do fuste (NL).

Dcourt (1982) define uma expresso para tal estimativa:

rL = {10[(NL/3)+1]} (kPa) (3.22)

Utilizando NL = 15 como limite inferior e NL = 50 para limite superior de valores de

NL, pode-se estimar o tenso de resistncia de atrito lateral para estacas de deslocamento,

e limites entre 3 e 15 para as demais estacas.

Cintra e Aoki (2010) apresentam a expresso para o clculo da tenso de resistncia

de ponta de estaca (rP):

rP = CNP (3.23)

Onde NP o valor mdio dos ndices de resistncia penetrao na ponta,

correspondentes s cotas de apoio e imediatamente superiores e inferiores, sendo C o

coeficiente caracterstico do solo.

Tabela 5. Coeficiente caracterstico do solo C. Fonte: Dcourt e Quaresma (1978)

Tipo de Solo C (kPa)

Argila 120

Silte argiloso* 200

Silte arenoso* 250

Areia 400

*alterao de rocha (solos residuais)

Dcourt (1996) ainda introduz na equao de capacidade de carga do elemento de

fundao por estaca fatores e , respectivamente nas parcelas de resistncia de ponta de

estaca e de resistncia de atrito lateral, fazendo com que a equao assuma a forma:

R = CNPAP + 10[(NL/3)+1)]UL (3.24)

34

Segundo Dcourt (1996), para o uso do mtodo para estacas com lama bentontica,

escavadas em geral, tipo hlice contnua e raiz, e estacas injetadas sob altas presses

deve-se seguir os valores de e apresentados pelas tabelas abaixo, sendo que para as

demais os valores desses fatores so iguais a um.

Tabela 6. Valores do fator . Fonte: Dcourt (1996).

Tipo de Solo

Tipo de Estaca

Escavada em Geral

Escavada (betonita)

Hlice Contnua

Raiz Injetada (altas

presses)

Argilas 0,85 0,85 0,30* 0,85* 1,00*

Solos Intermedirios

0,60 0,60 0,30* 0,60* 1,00*

Areias 0,50 0,50 0,30* 0,50* 1,00*

*valores apenas orientativos diante do reduzido nmero de dados disponveis

Tabela 7. Valores do fator . Fonte: Dcourt (1996).

Tipo de Solo

Tipo de Estaca

Escavada em Geral

Escavada (betonita)

Hlice Contnua

Raiz Injetada (altas

presses)

Argilas 0,80* 0,90* 1,00* 1,50* 3,00*

Solos Intermedirios

0,65* 0,75* 1,00* 1,50* 3,00*

Areias 0,50* 0,60* 1,00* 1,50* 3,00*

*valores apenas orientativos diante do reduzido nmero de dados disponveis

4.4.3 MTODO TEIXEIRA (1996)

Assim como os outros mtodos descritos anteriormente, o mtodo de Teixeira

prope uma equao unificada para a capacidade de carga:

R = RP + RL = NPAP + NLUL (3.25)

Para este mtodo NP corresponde ao valor mdio do ndice de resistncia

penetrao medido no intervalo de 4 dimetros acima da ponta da estaca e 1 dimetro

abaixo, e NL corresponde ao valor mdio do ndice de resistncia penetrao ao longo do

fuste da estaca. Sendo que os valores dos parmetros e tambm so tabelados.

35

Tabela 8. Valores do parmetro . Fonte: Teixeira (1996).

Solo Tipo de estaca - (kPa)

(4

36

do solo, que depende do macio de solo, geometria e tipologia das estacas e a carga

atuante no pilares. No entanto, mesmo que haja uniformidade nos dimetros e que sejam

utilizados os mesmos tipos de estacas, o comportamento de cada conjunto de elementos de

fundaes por estacas sero diferenciados, isso porque o solo no apresenta ao longo de

seu comprimento e profundidade um comportamento homogneo. Tal constatao indica

que os valores obtidos por modelos matemticos devem ser tratados de forma que se

garanta a segurana e estabilidade da edificao. Para tratar matematicamente os esforos

e fatores envolvidos que determinam a capacidade de carga dos elementos de fundao por

estacas h duas filosofias de projeto.

A primeira filosofia desenvolvida a partir da resistncia caracterstica, capacidade

de carga de cada estaca, que reduzida por um fator de minorao (M) de modo que

sempre seja maior do que os esforos solicitantes (SK), esforos resultantes das cargas da

edificao aumentados por um fator de majorao (F).

A segunda filosofia de projeto recomenda que seja utilizado o valor mdio de

capacidade de carga (RMD) reduzido ainda por um fator de segurana (FS), sendo assim,

determinado o conceito de carga admissvel (PA):

PA = (RMD/ FS) (3.26)

Segundo Cintra e Aoki (2010), ambas as filosofias de projeto so previstas em

norma, sendo que a filosofia de carga admissvel a preferida atualmente pelos projetistas.

Fazendo correlaes denominando (R) como a relao entre os valores mdio e

caracterstico de resistncia (R = RMD/RK) e (S) como a relao entre os valores

caracterstico e mdio de solicitao (S = SK/SMD), pode-se obter a expresso geral que

define o fator de segurana:

FS = S F M R (3.27)

Porm, quanto a este fator de segurana, para os elementos de fundaes por

estacas, a NBR 6122:2010 estabelece que o FS utilizado seja igual a dois quando a

capacidade de carga for calculada por mtodos semiempricos e que, para os casos

especficos de estacas escavadas, no mximo 20% da carga admissvel pode ser suportada

pela ponta da estaca, ou ento, no mnimo 80% da resistncia lateral.

Cintra e Aoki (2010) indicam que o fator de segurana global utilizado por Aoki e

Velloso (1975) igual a dois:

PA = R/2 = (RL + RP)/2 (3.28)

37

Enquanto Dcourt e Quaresma (1978) utilizam fatores de segurana diferenciados

para as parcelas de resistncia de ponta e resistncia lateral:

PA = (RP/4)+(RL/1,3) (3.29)

E por ltimo, Teixeira (1996) utiliza de modo geral o fator de segurana igual a dois,

exceto em casos de estacas escavadas em cu aberto, para quais introduz fatores de

segurana diferenciados:

PA = (RP/4)+(RL/1,5) (3.30)

Para os casos de solos adensveis que produzem atrito negativo nas estacas, a

NBR 6122:2010 determina que no clculo da carga admissvel seja descontado tal atrito:

PA = ((RP+RL)/FS)-RL (3.31)

4.5.1 CARGA DE CATLOGO

Cintra e Aoki (2010) explicam que este mtodo de carga de catlogo contempla

exclusivamente a estaca, considerando-as isoladamente, sem levar em conta o aspecto

geotcnico. Desta forma a carga admissvel da estaca (PE) obtida atravs do produto entre

uma espcie de tenso admissvel (E) e a rea da seo transversal do fuste da estaca.

Note que PE trata-se da carga admissvel da estaca e PA a carga admissvel da fundao,

por isso utiliza-se o termo carga de catlogo (PE) para evitar confuses. No entanto, quando

conhecidas essas duas cargas admissveis utiliza-se a menor por efeito de segurana.

4.6 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO

Com as cargas resultantes nos pilares, a carga P citada no incio deste captulo j

conhecida, a partir disto deve-se determinar a capacidade de carga por trs metodologias

diferentes, ou seja, deve ser determinada atravs de uma carga de catlogo, admitida como

carga admissvel, multiplicada por um fator de segurana resultando em uma capacidade de

carga e, posteriormente, calcular o comprimento (L) da estaca para esta capacidade de

carga, ou ento por um processo contrrio, determinando, inicialmente, o comprimento

mximo da estaca. Outra metodologia alternativa forar o apoio da estaca em uma cota

onde haja um NSPT satisfatrio.

38

5. PATOLOGIAS

5.1 RECALQUE DIFERENCIAL

O recalque diferencial o fenmeno relacionado s fundaes que causa a maior

parte das patologias em edifcios e decorrente de falhas nas fundaes, seja em projeto,

execuo ou por consequncia de problemas relativos ao solo.

Em seus estudos Assuno (2005) descreve recalque como um deslocamento

vertical do conjunto estrutura/fundao devido s tenses geradas pela estrutura. Este

deslocamento acontece segundo duas etapas, um recalque imediato, logo aps a

implantao da estrutura, e outro recalque que acontece com o passar dos anos por

adensamento do solo. O solo composto por partculas de diferentes granulometrias quando

submetido a tenses tende ao adensamento, ou seja, diminuio dos vazios atravs da

presso que escoa as guas intersticiais pelos poros do solo e por isso as partculas se

rearranjam ocorrendo uma compactao dos vazios. Isso causa uma reduo de volume do

solo e ao se deformar o solo traz consigo a estrutura que nele esta apoiada. Como os solos

so pouco permeveis, com a exceo de solos muito arenosos, esse processo de

escoamento da gua e compactao demorado e esta a razo de que mesmo depois da

implantao da edificao o solo continue a se recalcar.

O recalque em si no confere um perigo alto estabilidade do edifcio e nem traz

patologias que prejudiquem o desempenho, desde que o solo se recalque de modo

uniforme, no entanto quando ocorre um recalque diferencial entre as estacas da fundao,

patologias comeam a surgir por toda superestrutura e quando este recalque for maior do

que o permitido por norma, a edificao necessitar de reforos em suas fundaes, caso

contrrio o risco de colapso eminente e verifica-se a necessidade da retirada de usurios

do empreendimento. A figura abaixo ajuda a ilustrar um exemplo de qual forma pode ocorrer

um recalque diferencial.

Figura 21. Recalque diferencial de um pilar. Fonte: ASSUNO (2005)

39

5.2 BULBO DE TENSES

As cargas geradas pela superestrutura induzem tenses ao solo, que se propagam e

tendem a diminuir com o aumento de profundidade e distanciamento do ponto de aplicao.

Unindo os pontos com mesmo acrscimo de tenses, obtm-se o bulbo de tenses, que

representa qual ser a parcela da carga que cada camada do solo ser responsvel para

sustentar. O conhecimento deste conceito muito importante, uma vez que cada edifcio

gera um bulbo de tenses diferente, podendo, dependendo da proximidade dos

empreendimentos, um bulbo sobrepor o outro e, por consequncia, aumentar o acrscimo

de carga na regio de interseo, causando recalque de parte da estrutura, maior do que o

previsto em projeto, resultando em um recalque diferencial, o que se deve evitar ao mximo.

A figura que segue abaixo ilustra esse fenmeno.

Figura 22. Sobreposio de bulbos.

Atravs da propagao de tenses o bulbo pode alcanar diversas camadas de solo

com capacidades variveis de resistncia s cargas. Um cenrio positivo quando o bulbo

est completamente desenvolvido em um solo resistente (Figura 21), outro cenrio,

negativo, observado quando o desenvolvimento do bulbo estabelece-se em camadas de

solo com resistncias diferentes e contrrias (Figura 24) possibilitando a ocorrncia de

recalques mais acentuados.

40

Figura 23. Bulbo de tenses desenvolvido em solo resistente.

Figura 24. Bulbo de tenses desenvolvido em solos com resistncias diferentes.

5.3 SOLOS HETEROGNEOS

Normalmente ocorre a situao do solo da rea utilizada possuir camadas diferentes,

e em pouca distncia horizontal. Se este fato for ignorado e no momento de concepo de

estrutural do projeto de fundaes for previsto cotas de apoio iguais para as estacas em

camadas de solo onde o ndice de resistncia penetrao (Figura 25), ou usar tipologias

de fundaes de diferentes rigidezes (Figura 26) sem que seja prevista a dessolidarizao

entre as partes da estrutura assentes em sobre fundaes diferentes, o projeto ser falho e

resultar em recalques diferenciais.

41

Figura 25. Camadas com NSPT diferentes. Fonte: ASSUNO (2005).

Figura 26. Sistemas diferenciados de fundaes. Fonte: ASSUNO (2005)

Devido a heterogeneidade do solo possvel a existncia de mataces, segmentos

de rochas fragmentados no macio de solo, que podem causar danos s estacas durante a

cravao (Figura 27), por isso necessrio muita ateno para a possvel ocorrncia deste

quadro.

Figura 27. Presena de mataces. Fonte: ASSUNO (2005)

42

5.4 ATRITO NEGATIVO

De acordo com Soares (2005), quando uma estaca atravessa uma camada de solo

compressvel, podem ocorrer esforos adicionais na mesma (que no constam do desenho

do engenheiro de estruturas), tais como empuxos horizontais devido a cargas unilaterais

nessa camada de solo e atrito negativo, que, no caso de estacas verticais, corresponde a

um acrscimo na carga axial decorrente de um recalque das camadas compressvel. Se a

estaca for inclinada existir tambm um esforo de flexo decorrente desse recalque.

Figura 28. Esforos adicionais nas estacas. Fonte: SOARES (2005).

O atrito negativo pode ocorrer devido a vrias causas, dentre elas se destacam:

5.4.1 AMOLGAMENTO

Soares (2005) explica que quando uma estaca cravada atravs de uma camada de

argila mole submersa tende a deslocar, lateralmente, parte dessa argila provocando

amolgamento (perda de resistncia) da mesma. A regio amolgada resultante depende

(alm do dimetro da estaca e do processo de execuo) da sensibilidade da argila.

Ainda de acordo com Soares (2005), o valor do atrito negativo, neste caso, igual ao

peso prprio da argila amolgada, porm a extenso desse amolgamento um assunto muito

controvertido, visto que algumas argilas recuperam rapidamente uma parcela considervel

de sua resistncia poucos dias aps a cravao das estacas (fenmeno da "cicatrizao")

como o caso das argilas da Baixada Santista, que, apesar de terem uma alta

sensibilidade, recuperam parte considervel de sua resistncia muito rapidamente. Por esta

razo nas argilas da Baixada Santista, no se considera qualquer parcela de atrito negativo

devido cravao das estacas (a no ser que se executem aterros ou obras que imponham

cargas verticais na argila).

43

Figura 29. Atrito negativo causado por amolgamento. Fonte: SOARES (2005).

5.4.2 SOBRECARGA DEVIDO A ATERRO

Segundo Soares (2005), a parcela de atrito negativo transmitida pelo aterro depende

da geometria deste, mas para um dado estaqueamento no pode ser maior que o peso do

volume de aterro (somado sobrecarga) sobre o plano que contm o estaqueamento.

Soares (2005) aponta que na camada compressvel o atrito negativo depende do

deslocamento relativo entre a estaca e o solo compressvel, alcanando, no mximo, o valor

corresponde resistncia no-drenada da camada compressvel. Supondo um caso

hipottico em que essa camada compressvel repouse sobre um extrato indeformvel e

apresente resistncia crescente com a profundidade, a distribuio das tenses do atrito

negativo tambm aumentar com a profundidade, mas depois de certa profundidade

comear a diminuir, caindo para zero no topo da camada indeformvel (onde o

deslocamento relativo solo-estaca nulo).

Como a grande maioria dos casos a ponta das estacas no atinge o extrato

indeformvel haver um recalque de sua ponta e consequentemente o ponto onde o atrito

negativo nulo se desloca para cima, obtendo-se, na camada compressvel, um certo

trecho com atrito positivo. A mudana do atrito lateral de negativo para positivo ocorre na

profundidade onde o recalque da camada compressvel igual ao recalque da estaca.

44

Figura 30. Atrito negativo causado por sobrecarga. Fonte: SOARES (2005).

5.4.3 PESO PRPRIO DO SOLO

Solos sub-adensados que recalcam por efeito do peso prprio.

Figura 31. Atrito negativo causado por adensamento do solo. Fonte: SOARES (2005).

5.5 CARREGAMENTO ASSIMTRICO

Em casos em que se tm carregamentos assimtricos em uma fundao, o solo e a

fundao so exigidos com componentes de foras diferentes. A carga que um lado da

fundao est transmitindo ao solo ser superior ao outro lado, logo, teremos recalques com

valores diferentes e novamente um recalque diferencial acentuado.

45

Tm-se os casos com cargas uniformemente distribudas, mas com um aterro de

espessura varivel como solo base, por isso seu assentamento no ser uniforme e trincas

certamente aparecero.

Figura 32. Aterros com espessuras variveis. Fonte: THOMAZ (1989).

Analogamente, quando so executados cortes e aterros, deve-se ter em mente que a

fundao estar sujeita a solos com caractersticas diferentes em um curto espao, pois o

lado que foi aterrado sofrer, alm do assentamento natural do aterro, o solo abaixo tem que

resistir ao carregamento da estrutura e do aterro (pois o aterro se torna carga no solo),

aumentando assim a possibilidade de recalques acentuados e aparecimento de fissuras na

estrutura.

Figura 33. Corte e Aterro. Fonte: THOMAZ (1989).

46

5.6 CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO

Deve-se fazer a ressalva de que o engenheiro civil , por excelncia, um prestador

de servio para quem o contrate ou compre seu produto, e por isso a qualidade de

desempenho do edifcio como estrutura e como produto de uso do proprietrio, ao passar

dos anos, deve ser garantida. O ideal seria o desenvolvimento e concluso de projetos de

fundaes perfeitos e que no resultassem em recalques diferenciais, porm pela

dificuldade de se compreender por completo o comportamento do solo e o reconhecimento

de que existem alguns erros inerentes execuo e que de fato o solo se recalca com o

passar dos anos, permitido um recalque diferencial mximo, para que a satisfao do

usurio seja mantida e o desempenho estrutural garantido.

47

6. CONCLUSO

A edificao considerada em sua totalidade a soma da superestrutura e da

infraestrutura, sendo a primeira parte os elementos estruturais acima da cota do terreno e a

segunda parte os elementos estruturais envoltos pelo macio de solo, e apesar dessa

segmentao em partes a edificao tem comportamento solidarizado entre tais partes, ou

seja, os esforos solicitantes na superestrutura, resultantes do peso prprio dos elementos

estruturais, das cargas permanentes, das cargas acidentais e da ao do vento, so

transferidos aos elementos de fundaes por estacas atravs de blocos de transferncia de

cargas e as fundaes, ento, transferem tais cargas ao solo.

Analisando os resultados obtidos pela sondagem do solo utilizando o mtodo de

ensaio Standart Penetration Test que so os ndices de resistncia penetrao, a

classificao do solo, a presena ou no de mataces e a profundidade do nvel do lenol

fretico, o profissional responsvel pelo projeto de fundaes, com os esforos resultantes

nos pilares, pode iniciar a etapa de concepo do projeto.

Durante a etapa de concepo do projeto alguns fatores alm do carregamento

devem ser considerados porque no sero somente as cargas resultantes e o tipo de solo

que iro determinar a tipologia do projeto. A somatria do entorno, a vizinhana e

edificaes j existentes, os custos inerentes produo e execuo - algumas estacas

exigem equipamentos de custo de locao ou aquisio elevados - e a rea disponvel em

canteiro devem ser compatibilizados com as cargas e o tipo de solo a fim de otimizar a

relao custo/benefcio do projeto.

Atualmente existe uma grande diversidade de estacas passveis de serem utilizadas

como elementos estruturais de fundaes no Brasil, e em geral as estacas, consideradas

fundaes profundas, so classificadas de acordo com seus processos fabris e processos

executivos.

Os processos fabris so divididos em trs tipos, as estacas podem ser pr-moldadas

em fbrica onde h um grande controle da qualidade do concreto e da preciso das

dimenses previstas em projeto, pr-moldadas in loco que difere da produzida em fbrica

quanto ao controle da qualidade do concreto e as estacas moldadas in loco sobre as quais

no h um grande controle da qualidade do concreto e das dimenses tambm.

Os processos executivos so divididos basicamente em dois tipos, as estacas podem

ser executadas atravs de cravao por bate estacas e tem como principal desvantagem a

produo de grandes vibraes no solo, contudo este mtodo muito utilizado por

consequncia do uso maior das estacas que requerem cravao. O outro processo

48

executivo dado atravs de escavao do solo, muito indicado para regies onde h grande

densidade de edificaes, pois produzem baixas vibraes, e para solos em que a

profundidade do nvel do lenol fretico rasa. Para ambos os processos desejvel que

se evite a execuo onde haja mataces.

O mtodo de ensaio do solo apresentado no corpo deste trabalho deve ser

compreendido de forma informativa para que os futuros profissionais saibam de qual modo

realizada a sondagem do solo e para que a leitura do relatrio possa ser feita corretamente,

isto porque normalmente a sondagem do solo um servio prestado por terceiros.

muito importante que se conhea bem o solo onde ser executada a obra, porque

a capacidade de carga de cada estaca definida pela resistncia de ponta da estaca e

resistncia de atrito lateral do solo com fuste da estaca, ambas as resistncias esto

diretamente dependentes do tipo de solo.

Atualmente, devido ao grande interesse recente a respeito de fundaes por estacas,

vrias hipteses e modelos fsicos e matemticos tm sido criados e justamente por isso h

dificuldade na definio de um bom modelo terico que represente com maior acurcia o

comportamento do elemento por fundao em estacas, estimulando, desta forma, a

utilizao dos mtodos de clculo semiempricos, que foram apresentados nesse texto.

Para o caso de fundaes por estacas os recalques diferenciais no so desejveis,

porm como trata-se de fundaes profundas o recalque tem escalas menores do que

quando fundaes superficiais por exemplo, sendo que os maiores causadores de

patologias em fundaes por estacas so o atrito negativo do solo com a estaca, que ocorre

quando o solo que envolve a estaca continua a se compactar mesmo com a estaca apoiada

em uma camada de solo bem resistente ou rocha s, e o carregamento assimtrico do solo

que provoca solicitaes diferenciadas nas estacas havendo tambm um carregamento

horizontal do solo que tende a flamb-las.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

AOKI, N.; CINTRA, J. C. A. Fundaes por estacas: Projeto Geotcnico. So Paulo: Oficina de Textos, 2010. 96 p.

AOKI, N.; VELLOSO, D. A. An Approximate method to estimate the bearing capacity of piles. In: PANAMERICAN CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS ENGINEERING, 5., 1975, Buenos Aires. ProceedingsBuenos Aires, 1975. v. 1. p. 367-376.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6122: Projeto e execuo de Fundaes, Brasil, 2010. 91 p.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6484: Solo Sondagens de simples reconhecimento com SPT: Mtodo de Ensaio, Brasil, 2001. 17 p.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 8036: Programao de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundaes de edifcios, Brasil, 1983. 3 p.

ASSUNO, J. A. H. R.. Patologia e terapia dos Edifcios do Tribunal de Justia do Estado de Minas Gerais. 2005. 183 p. Dissertao de Mestrado Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, 2005. Disponvel em: < http