fundações profundas ii

3/22/12 12:51 PMRevista Tchne

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Fundaes profundas IITexto original de Juliana Nakamura

Estacas moldadas in loco

A escolha do melhor mtodo depender da combinao das condies de solocom

o tipo de estrutura e as peculiaridades da obra

Estacas tipo mega permitem o deslocamentolateral do terreno e podem chegar a 28 m de

profundidade

A solidez de uma edificao depende, em primeiro lugar, de uma fundaobem dimensionada. Para isso, a engenharia j evoluiu a ponto de garantir queat as estruturas mais pesadas mantenham-se estveis e, claro, semrecalques considerveis, mesmo em solos ruins. A variedade de sistemas,equipamentos e principalmente processos executivos enorme, restando odesafio de identificar a maneira mais adequada de acordo com aspeculiaridades da obra e do terreno.

So muitas as possibilidades quando se fala em fundaes profundas -aquelas cujo comprimento da estaca predomina sobre sua seo transversal,ou a camada de suporte est a uma profundidade maior que 2 m.

Segundo explica a engenheira Gisleine Coelho de Campos, pesquisadora doAgrupamento de Fundaes da Diviso de Engenharia Civil do IPT,normalmente, a esse tipo de soluo esto associadas as estruturas degrandes cargas ou caractersticas de solo superficial ruim. No entanto, soloscom baixa capacidade de suporte em pequena profundidade tambm podem



com baixa capacidade de suporte em pequena profundidade tambm podemobrigar a utilizao de fundaes profundas at mesmo para uma casa ou umsobrado. " importante destacar essa falsa idia de que fundao profundaserve apenas para obras de grande porte. O que define o tipo de sistema oconjunto: tipo de estrutura e caracterstica do solo", complementa.

No caso das estacas moldadas in loco, as tecnologias disponveis vo desdesimples estacas-brocas at as modernas estacas mega e a hlice contnuamonitorada (ver quadro). O que diferencia grande parte dos mtodos defundaes o processo executivo. Os estaces, por exemplo, como o prprionome indica, alm de possurem maior dimetro, so escavados usando lamabentontica, fluido que ajuda a estabilizar a parede da escavao. Seu uso sejustifica em obras de maior carga e os equipamentos chegam a atingir 70 mde profundidade.

A limitao, no entanto, est na necessidade de um amplo canteiro de obras,no s por causa das grandes mquinas de perfurao, mas tambm pelanecessidade de um tanque de armazenamento de lama e rea para deposiodo solo escavado.

Quando a falta de espao um fator determinante, uma opo a estaca-raiz, utilizada tanto em obras convencionais, como em reforos de fundaes.Tal flexibilidade possvel porque a ferramenta de escavao relativamentepequena, permitindo o trabalho em locais com p-direito baixo. Alm disso,escava qualquer tipo de material, at mesmo concreto e rocha. "Trata-se deum dos sistemas mais versteis, porque a perfuratriz no contida pormateriais que normalmente so obstculos para outros tipos deequipamentos", esclarece a pesquisadora do IPT.

Desenvolvimento tecnolgico

O aprimoramento das mquinas de perfurao sempre esteve atrelado evoluo dos sistemas de fundao profunda. Nesse sentido, odesenvolvimento de equipamentos cada vez mais geis, eficazes e silenciososfoi decisivo para que se atingisse o atual estgio tecnolgico.

Hoje, sem dvidas, a bola da vez a hlice contnua monitorada. Trazido daEuropa no final dos anos 80, nos ltimos anos esse sistema se firmou nomercado brasileiro, aps a importao de mquinas, principalmente italianas,construdas especialmente para execuo desse tipo de fundao, com torquevariando de 90 kNm a mais de 200 kNm e com capacidade para executarestacas de at 32 m.

Indicada para obras de mdio porte, onde normalmente se incluemconstrues residenciais, comerciais e industriais, o principal atrativo da hlicecontnua est na produtividade. A velocidade de perfurao pode produzir de200 a 400 m por dia, dependendo do dimetro da hlice, da profundidade e



200 a 400 m por dia, dependendo do dimetro da hlice, da profundidade eda resistncia do terreno. Isso porque aps a escavao do solo - processoexecutado com pouca vibrao - o trado helicoidal retirado na medida emque o concreto injetado, evitando desconfinamento do solo.

Para monitorar a execuo, o sistema dispe de medidor digital instalado nacabine de operao do equipamento. Esse computador de bordo, embora noexclua os ensaios de verificao exigidos pela norma tcnica, permiteacompanhar, por exemplo, o volume de concreto injetado, o torque e avelocidade de escavao, estabelecendo um controle da qualidade adicional.

Outra caracterstica da hlice contnua permitir a execuo em terrenoscoesivos e arenosos, na presena ou no do lenol fretico, e atravessarcamadas de solos resistentes com ndices de SPT acima de 50, dependendo dotipo de equipamento. Porm, segundo conta Gisleine Coelho de Campos, doIPT, o sistema deve ser utilizado com cautela em solos de baixa consistnciaabaixo do nvel d'gua, como argilas moles e areias fofas.

Nessas situaes, o controle do operador torna-se ainda mais fundamental,porque se ele puxa o trado antes que o concreto tenha ocupado todo oespao, podem ocorrer desmoronamentos parciais na parede da perfurao eesses solos podem se misturar ao concreto. O resultado dessa mistura aperda total da capacidade de suporte da estaca.

Mesmo assim, ainda de acordo com a pesquisadora, isso no motivo paracondenar o sistema, sobretudo se a camada de solo de baixa resistncia forpequena. "Tudo depende de um controle rgido. No h problemas, desde quese tenha um engenheiro em cima e um operador consciente da suaresponsabilidade, alm de ensaios durante e aps a execuo das estacas",refora a pesquisadora do IPT. "Porm, em casos de camadas muito extensasde solo mole, de 30, 40 m, por exemplo, realmente o melhor recorrer aoutras opes de escavao", alerta.

Ateno especial tambm deve ser dada para a trabalhabilidade do concreto,que no pode entupir a bomba, muito menos perder suas caractersticas,mesmo aps percorrer uma longa distncia ao longo do trado.



Aps a escavao, a concretagem da estaca hlice contnua realizada simultaneamente retirada do trado. Depois basta

inserir a armadura

Controle da execuo

Embora ainda no tenha tido tempo de se firmar no mercado nacional, aestaca mega apontada por muitos especialistas como a ltima palavra emtecnologia para fundaes profundas.

Desenvolvido na Blgica a partir de 1993, no Brasil, o sistema j foiempregado em obras como a estao Vila das Belezas, da Linha 5 do metr,em So Paulo, e a expanso da unidade da Bhler Thyssen, tambm nacapital paulista, que utilizou o sistema devido ao pouco espao no canteiro deobras para armazenamento de terra escavada. No local, segundo informaesda Construtora PPR, responsvel pela obra, foram produzidas 71 estacas(1.397 m) executadas em sete dias corridos.

O princpio executivo semelhante ao da hlice contnua, o que diferencia oformato do trado. Em vez de ser expelido do furo, na estaca mega omaterial escavado pressionado contra a parede de perfurao pelo prpriotrado. Em decorrncia dessa compactao do solo, possvel mobilizar maisresistncia lateral, permitindo reduzir a profundidade da estaca. "Alm disso,sobretudo em terrenos que apresentam possibilidade de desmoronamentos, amega apresenta um comportamento melhor que a hlice", afirma Gisleine.

O processo de concretagem tambm similar ao da hlice contnua, assimcomo a produtividade. Segundo a Fundesp, uma das empresas que



como a produtividade. Segundo a Fundesp, uma das empresas quedisponibiliza essa tecnologia no Brasil, possvel executar estacas de at 28m de profundidade, dependendo do equipamento, torque e dimetros a seremutilizados. Os dimetros de hlice e mega disponveis iniciam com 270 mm evo de 320 mm a 620 mm, com incrementos no dimetro de 50 mm. Porm,os equipamentos devem possuir torque de 160 kNm.

Da mesma forma, o custo dos dois sistemas parecido. De acordo com LydioRicardo Fernandes, responsvel pela rea comercial da Franki, no entanto, emuma comparao global, o custo da fundao mega um pouco menor que oda hlice. "Primeiro, porque as estacas so mais curtas em pelo menos um oudois metros. Alm disso, h a diminuio do sobreconsumo de concreto emcerca de 10%, devido compactao do terreno. Adicionalmente, no existemgastos com a retirada do solo escavado", afirma.

Pesquisa determinante

De qualquer maneira, a escolha do tipo de fundao adequada para umadeterminada obra deve estar atrelada, em primeiro lugar, a informaes sobrea topografia do terreno, sondagens de reconhecimento do subsolo, indo, emalguns casos, alm do que exigido pelas normas tcnicas.

"Muitas vezes, na escolha da fundao so privilegiados critrios como custo evelocidade de execuo, e essa a causa de grande parte dos problemasfuturos que uma fundao possa vir a apresentar", comenta a pesquisadorado IPT, Gisleine Coelho de Campos. Da mesma forma, no basta fazer umabela campanha de investigao, possuir um projeto perfeitamente adequado,com clculos coerentes e bem-dimensionados, se na hora de executar h umoperador sem treinamento.

"Fundao uma atividade em cadeia e em todos os seus aspectos precisa decontroles estritos para garantia da qualidade", conclui o consultor defundaes e professor do Departamento de Geotcnica da USP em So Carlos,Nelson Aoki.

Estaca-raiz indicada para reas com limitao de p-direito, aocontrrio da estaca tipo mega ( direita)



Equipamento eletrnico para monitoramento de escavao por hlice contnuae ponta de estaca tipo mega

Principais tipos

BrocasEstacas executadas sem molde por perfurao no terreno, com auxlio de umtrado de pequeno dimetro.

Execuo: A execuo manual, normalmente feita pelo prprio pessoal daobra. O trado possui quatro facas formando um recipiente acoplado a tubosde ao galvanizado. medida que prossegue a escavao, os tubos vo sendoemendados. A perfurao feita por rotao e compresso do tubo, seguindo-se da retirada da terra que se armazena dentro do trado. O furo posteriormente preenchido com concreto apiloado.

Indicaes: Obras de pequenas dimenses que exigem baixa capacidade decarga (at 5 tf).

Limitaes: Recomenda-se que sejam executadas somente acima do nvel dolenol fretico para evitar o estrangulamento do fuste. Alm disso, apresentaperigo de introduo de solo no concreto durante o enchimento. Trabalhaapenas compresso.

Trado helicoidal uma evoluo da broca

Execuo: Em vez da escavao manual, utilizado um trado mecnico.Assim, possvel atingir profundidades maiores, porm, ainda acima do nvelda gua

Indicaes: Obras de pequeno porte

Limitaes: Deve ser utilizada em solos com boa resistncia, para garantirque a escavao permanea estvel durante a insero da armao e daconcretagem.



Estacas Strauss Fundao em concreto simples ou armado, executada com revestimentometlico recupervel. Abrangem a faixa de carga entre 200 e 400 kN, comdimetro variando entre 25 e 40 cm.

Execuo: Abre-se um furo no terreno com um soquete para colocao doprimeiro tubo (coroa). Aprofunda-se o furo com golpes de sonda depercusso. Conforme a descida do tubo, rosqueia-se o tubo seguinte at aescavao atingir a profundidade determinada. O concreto , ento, lanadono tubo e apiloa-se o material com o soquete formando uma base alargada naponta da estaca. Para formar o fuste, o concreto lanado na tubulao eapiloado, enquanto que as camisas metlicas so retiradas com guinchomanual. Aps a concretagem, colocam-se barras de ao de espera paraligao com blocos e baldrames na extremidade superior da estaca.

Indicaes: Locais confinados, terrenos acidentados e interior de construesexistentes, com o p-direito reduzido. Podem ser utilizadas tambm em locaiscom restries a vibraes.

Limitaes: Capacidade de carga menor que as estacas Franki e pr-moldadas de concreto. Uma estaca do tipo strauss com dimetro de 25 cmpode suportar at 20 t, de 32 cm at 30 t e de 38 cm chega a suportar 40 t.Possui limitao quanto ao nvel do lenol fretico. Tambm apresentadificuldade para escavar solo mole de areia fofa por causa do estrangulamentodo fuste.

Estacas Franki Estaca de concreto armado que usa um tubo de revestimento cravadodinamicamente com a ponta fechada, por meio de bucha e recuperado ao serexecutada a estaca.Abrangem a faixa de carga de 500 a 1700 kN.

Execuo: Crava-se no solo um tubo de ao cuja ponta obturada por umabucha de concreto seco, areia e brita, estanque e fortemente comprimidacontra a parede do tubo. Ao bater com o pilo na bucha, arrasta-se o tubo,impedindo a entrada de solo ou gua. Atingida a profundidade desejada, otubo preso e a bucha expulsa por golpes de pilo e fortemente socadacontra o terreno, formando uma base alargada. Coloca-se a armadura, inicia-se a concretagem, extraindo-se o tubo simultaneamente.Indicaes: Recomendadas quando a camada resistente localiza-se emprofundidades variveis. Tambm no caso de terrenos com pedregulhos oupequenos mataces relativamente dispersos. A forma rugosa do fuste garanteboa aderncia ao solo (resistncia por atrito).

Limitaes: Seus maiores inconvenientes dizem respeito vibrao do solodurante a execuo. Demanda rea para o bate-estacas. H possibilidade dealteraes do concreto do fuste por deficincia do controle.

Estaca-raiz



Estaca-raiz Estaca de pequeno dimetro cuja perfurao realizada por rotao ourotopercusso em direo vertical ou inclinada. Dependendo do equipamentoutilizado, as estacas podem ser executadas em ngulos diferentes da vertical(0 a 90).

Execuo: A perfurao se processa com um tubo de revestimento e omaterial escavado eliminado continuamente por uma corrente fluida (gua,lama bentontica ou ar) que, introduzida atravs do tubo, reflui pelo espaoentre o tubo e o terreno. Na seqncia, coloca-se a armadura e concreta-se medida que o tubo de perfurao retirado.

Indicaes: Locais com espaos restritos, solos com mataces, rocha ouconcreto, reforos de fundaes, estabilizao de encostas; locais onde hajanecessidade de ausncia de rudos, quando so expressivos os esforoshorizontais transmitidos pela estrutura s estacas de fundao, quando hesforo de trao a solicitar o topo das estacas.

Limitaes: Concebida para reforo de fundao, passou a ser utilizada emfundaes de novas estruturas. Assim, as cargas adotadas foram aumentadas,ultrapassando 1000 kN. Por isso, a NBR 6122 fixou a obrigatoriedade derealizar um nmero mais alto de provas de carga nesse tipo de estaca.

Estaco Estaca escavada mecanicamente com seo circular. Normalmente apresentadimetros entre 0,6 m e 2,0 m.

Execuo: Executada por escavao mecnica, com equipamento rotativoutilizando lama bentontica, seguindo-se a colocao da armadura econcretagem com uso de tremonha.

Indicaes: Quando h necessidade de suportar cargas elevadas. Ocomprimento das estacas bastante varivel, atingindo at 45 m. Permiteinspeo do solo medida que se escava. Rpida execuo e pouca vibrao. Limitaes: Necessidade de um amplo canteiro de obras para equipamentose tanques de armazenamento de lama e depsito de solo escavado. Nvel dolenol fretico muito alto ou lenol com artesianismo podem dificultar aexecuo, principalmente quando em camadas de areias finas e fofas.Recuperao ou reforos so de difcil execuo.

Estacas-barrete Estaca escavada com seo retangular. Devido sua forma, possui realateral maior que uma estaca circular com uma mesma rea de seotransversal, podendo, portanto, ser mais curta.

Execuo: executada com escavao por meio de guindaste acoplado comclamshell, tambm utilizando lama bentontica.



Indicaes: as mesmas do estaco.

Limitaes: semelhantes s do estaco.

Hlice contnua monitoradaEstaca executada por meio de trado contnuo e injeo de concreto pela hastecentral, operao que ocorre durante a retirada do trado espiral do furo. Oconcreto normalmente utilizado apresenta resistncia caracterstica de 20 MPa, bombevel (composto de areia e pedrisco, com consumo de cimento de 350a 450 kg/m), sendo facultativa a utilizao de aditivos. O slump mantidoentre 200 e 240 mm.

Execuo: A perfurao consiste em fazer a hlice penetrar no terreno pormeio de torque apropriado. A haste de perfurao composta por uma hliceespiral solidarizada a um tubo central. Alcanada a profundidade, o concreto bombeado por esse tubo, preenchendo a cavidade deixada pela hlice, que extrada lentamente. Exige a colocao da armao aps a concretagem. Paracontrolar a presso de bombeamento do concreto, o sistema possuiinstrumento medidor digital que informa todos os dados de execuo daestaca.

Indicaes: Obras que demandam rapidez, ausncia de barulho e devibraes prejudiciais a prdios da vizinhana. Pode ser executada emterrenos coesivos e arenosos, na presena ou no do lenol fretico eatravessa camadas de solos resistentes. Tambm oferece uma soluo tcnicae economicamente interessante em obras onde h um grande nmero deestacas sem variaes de dimetros, pela produtividade alcanada.

Limitaes:Em funo do porte do equipamento, as reas de trabalho devemser planas e de fcil movimentao. Exige central de concreto nasproximidades do local de trabalho. necessrio um nmero mnimo deestacas compatvel com os custos de mobilizao dos equipamentosenvolvidos.Os equipamentos disponveis permitem executar estacas de nomximo 32 m de profundidade e inclinao de at 1:4 (H:V).

Estaca tipo mega Semelhante hlice contnua, mas permite o deslocamento lateral do terreno,sem o transporte de solo superfcie, resultando numa melhora do atritolateral. Em geral, necessrio um torque mnimo de 160 kNm para umarotao do trado de 8 a 10 rpm. Os dimetros disponveis da estaca megainiciam com 270 mm, e depois de 320 mm a 620 mm, com incrementos nodimetro de 50 mm.

Execuo: O trado cravado por rotao, por meio de uma mesa rotativahidrulica, com deslocamento lateral do solo e sem o transporte do materialescavado superfcie. Esse sistema permite o uso do pull-down, que auxilia



escavado superfcie. Esse sistema permite o uso do pull-down, que auxiliano atravessamento ou penetrao de camadas resistentes. Alcanada aprofundidade, o concreto bombeado alta presso pelo interior do eixo dotrado que retirado do terreno girando-se no sentido da perfurao.

A parte superior do trado construda de forma a empurrar de volta o soloque possa cair sobre o trado. A armadura pode ser introduzida antes oudepois da concretagem. O processo monitorado por sensores ligados a umcomputador colocado na cabine do operador.

Indicaes: Tenso de trabalho mdia no concreto de 6 MPa, com umamenor relao carga x dimetro, com conseqente reduo no volume deconcreto. Menor sobreconsumo de concreto, ausncia de material escavado,maior agilidade na mudana de dimetro. No que se refere profundidade, possvel executar estacas de at 28 m de profundidade, dependendo doequipamento, torque e dimetros a serem utilizados.

Limitaes: Apenas duas empresas oferecem o sistema no Brasil.

Fontes: apostilas "Fundaes", Departamento de Engenharia de ConstruoCivil - Poli/USP, Departamento de Engenharia Civil da Universidade Estadualde Ponta Grossa (PR), Fundesp e "Fundaes Teoria e Prtica", Editora PINI.

LEIA MAIS

Fundaes Teoria e Prtica. Waldemar Hachich, Frederico F. Falconi, JosLuiz Soares, Rgis G.Q. Frota, Celso S. Carvalho e Sussumo Niyama. PINI/ABMS/ABEF, 2a edio, So Paulo, 1998.

NBR 6122 - Projeto e execuo de fundaes. ABNT (Associao Brasileirade Normas Tcnicas). Define tipos de fundao, fornece noes dedimensionamento, fatores de segurana que devem ser considerados e principalmente verificao de desempenho. A verso mais recente a de 1996.

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