Fundações – Obras de ContençãoProf. Eng. Clever Roberto Nascimento • AGOSTO / 2013 INTRODUÇÃO Fundações são os elementos estruturais com função de transmitir as cargas da estrutura ao terreno onde ela se apoia (AZEREDO, 1988). Assim, as fundações devem ter resistência adequada para suportar às tensões causadas pelos esforços solicitantes. Além disso, o solo necessita de resistência e rigidez apropriadas para não sofrer ruptura e não apresentar deformações exageradas ou diferenciais. Para se escolher a fundação mais adequada, deve-se conhecer os esforços atuantes sobre a edificação, as características do solo e dos elementos estruturais que formam as fundações. Assim, analisa-se a possibilidade de utilizar os vários tipos de fundação, em ordem crescente de complexidade e custos (WOLLE, 1993). Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do custo total do edifício; porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso (BRITO, 1987). 1. CARGAS QUE ATUAM NA FUNDAÇÃO As cargas da edificação são obtidas por meio das plantas de arquitetura e estrutura, onde são considerados os pesos próprios dos elementos constituintes e a sobrecarga ou carga útil a ser considerada nas lajes que são normalizadas em função de sua finalidade. Eventualmente, em função da altura e dimensões da edificação deverá também ser considerada a ação do vento sobre a edificação. Cargas permanentes: determinadas com boa precisão • Peso próprio da estrutura • Peso dos revestimentos • Peso das paredes Cargas acidentais: estimadas por Normas • Peso de ocupação das pessoas • Peso dos mobiliários •Peso de veículos • Força do vento 2 2. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO Na grande maioria dos casos, a avaliação e o estudo das características do subsolo do terreno sobre o qual será executada a edificação se resume em sondagens de simples reconhecimento conforme fig. 2.1 (sondagem à percussão), mas dependendo do porte da obra ou se as informações obtidas não forem satisfatórias, outros tipos de pesquisas serão executados (por exemplo, poços exploratórios, ensaio de penetração contínua, ensaio de palheta). A sondagem mais executada em solos penetráveis é a sondagem geotécnica a percussão, de simples reconhecimento, executada com a cravação de um barrilete amostrador, peça tubular metálica robusta, oca, de ponta bizelada, que penetrando no solo, retira amostras seqüentes, que são analisadas visualmente e em laboratório para a classificação do solo e determina o SPT (Standart Penetration Test), que é o registro da somatória do número de golpes para vencer os dois últimos terços de cada metro, para a penetração de 15 cm. Para a sondagem em solos impenetráveis são utilizados equipamentos de perfuração rotativa, que permitem a obtenção de amostras (ou testemunhos) para os conseqüentes ensaios de laboratório, fornecendo indicações valiosas sobre a natureza e a estrutura do maciço rochoso, utilizando amostradores de aço, com parte cortante de diamante, carbureto de tungstênio ou aço especial, que retiram amostras com diâmetro designados por EX (7/8”), AX (11/8”), BX (1 5/8”) e NX (2 1/8”). Características como: número de pontos de sondagem, seu posicionamento no terreno (levando-se em conta a posição relativa do edifício) e a profundidade a ser atingida são determinadas por profissional capacitado, baseado em normas brasileiras e na sua experiência (BRITO,1987), como por exemplo na Tab. 2.1. 3 Tab. 2.1 - Furos de sondagem Fig. 2.1 – Sondagem Tipo SPT Tendo-se executado as sondagens corretamente, as informações são condensadas e apresentadas em um relatório escrito e outro gráfico ( Fig. 2.2 ), que deverá conter as seguintes informações referentes ao subsolo estudado: – locação dos furos de sondagem; – determinação dos tipos de solo até a profundidade de interesse do projeto; – determinação das condições de compacidade, consistência e capacidade de carga de cada tipo de solo; – determinação da espessura das camadas e avaliação da orientação dos planos que as separam; – informação do nível do lençol freático. Estes dados obtidos através de sondagem retratam as características e propriedades do subsolo e, depois de avaliados e minuciosamente estudados, servem de base técnica para a escolha do tipo de fundação da edificação que melhor se adapte ao terreno. 4 PERFIL D E SO N D A G EM G EO LÓ G IC A - En sa io d e p e n e t ra ç ã o p a d rã o SPT C o ta ( RN ) N ív e l da á g ua D ia g ra m a das p e n e t ra ç õ e s 10 20 30 40 Pro fund id a d e e m m etro s 0 ,1 0 1 ,0 0 1 ,8 0 3 ,0 0 5 ,0 0 Am o stra Pe n e t ra ç ã o G o lp e s/ 3 0 c m C la ssif ic a ç ã o d o m a t e ria l 4 2 ,3 14 9 11 22 5 20 13 15 35 So lo su p e rfic ia l A rg ila silto sa , v a rie g a d a id e m , m o le A rg ila silto sa p o u c o a re n o sa , m a rro n , d u ra id e m , rija id e m , d u ra 27 28 29 30 31 C LIEN TE: Lo c a l: Ru a X Re sp o n sá v e l Té c n ic o : 37 38 39 43 47 1 8 ,0 0 2 0 ,4 5 O b s: n ã o se v e rif ic o u p re ssã o d ’ á g u a A rg ila silto sa , d u ra lim ite d e so n d a g e m 1 :1 0 0 0 07/ 04/ 99 SP 0 1 LO G O Fig. 2.2 - Exemplo de Relatório Gráfico de Sondagem ( parcial ) PRINCÍPIOS GERAIS DA APTIDÃO DE SUPORTE DE UM SOLO RESISTENTE A resistência (sustentação) de um solo destinado a suportar uma construção é definida pela carga unitária (expressa em kgf/cm2 , MN/m2 ou Mpa), sob a qual a fundação ira se apoiar. Os solos apresentam resistências por limite de carga que podem suportar, sem comprometer a 5 atendendo-se para a carga limite em função da resistência de C. c) Se A é solo fraco e B é resistente.Capacidade de Carga dos Solos 6 . 2. Tab.estabilidade de construção. 2. é possível implantar a fundação em A. O grau de resistência indica qual tipo de fundação é mais adequada. d) Se A=B são solos fracos e C é resistente. b) Se só A é resistente. cuja carga limite deve ser determinada por análise de recalque.2 . como o exemplo mostrado no esquema na figura 2. A B C N . Fig.3 Camadas resistentes e tipos de fundação indicadas a) Se os solos A=B=C têm características iguais de resistência. a fundação é do tipo profunda.3. deve-se apoiar fundações de estruturas leves.2 temos a capacidade de carga dos solos mais comuns em nossa região.A . Na Tabela 2. o apoio da fundação deverá ser em C. 3.0 a 3.).Considerações sobre o Dimensionamento de Fundações No processo de dimensionamento de fundações o estudo compreende preliminarmente duas partes essencialmente distintas: a) estudo do solo. estudando-se a fundação como elemento estrutural. 1987).0 metros. Com esses dados. Fundações diretas são aquelas que transferem as cargas para camadas de solo capazes de suportá-las (FABIANI. com a aplicação do estudo da análise das estruturas. Esta transmissão é feita através da base do elemento estrutural da fundação. por meio da sondagem. 7 . de acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo onde ela se apóia.d. s. b) cálculo das cargas atuantes sobre a fundação. e) finalmente. considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo. sem deformar-se exageradamente. tendo-se ainda presente que: a) as cargas da estrutura devem ser transmitidas às camadas de solo capazes de suporta-las sem ruptura. As fundações diretas podem ser subdivididas em rasas e profundas. com a aplicação do estudo da Mecânica dos Solos e Rochas. TIPOS DE FUNDAÇÕES As fundações se classificam em diretas e indiretas. segue-se o dimensionamento e detalhamento. Especificação para fundações diretas rasas A fundações do tipo rasa é executada quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial numa profundidade que pode variar de 1. passa-se à escolha do tipo de fundação. b) as deformações das camadas de solo subjacentes às fundações devem ser compatíveis com as da estrutura. sendo desprezada qualquer outra forma de transferência das cargas (BRITO. d) ao lado do aspecto técnico. a escolha do tipo de fundação deve atender ao aspecto econômico. c) a execução das fundações não deve causar danos as estruturas vizinhas. cujo dimensionamento e especificação são determinadas pelas características das cargas e do solo analisado. Podem ser de concreto simples (não armado).5 e 1. usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do solo está entre 0. s.).2) ou mesmo de pedra de mão (argamassada ou não).0 m de profundidade (BRITO. constituída de peça estrutural do tipo haste (ou fuste) que resistem predominantemente esforços axiais de compressão Fundações indiretas são aquelas que transferem as cargas por efeito de atrito lateral do elemento com o solo e por efeito de ponta (FABIANI. 3. ligados por vigas denominadas “baldrames”. Os eventuais esforços de tração são absorvidos pelo próprio material do bloco.1 apresenta uma classificação com os vários tipos de fundação. 1987).1987). que suportam predominantemente esforços de compressão simples provenientes das cargas dos pilares. podendo chegar a 20. devido às dimensões das peças estruturais (BRITO. alvenarias de tijolos comuns (Figura 3.Especificações para fundações diretas profundas Quando o solo resistente se encontra em profundidades superiores a 3. como por exemplo um sobrado.1 Blocos e Alicerces Este tipo de fundação é utilizado quando há atuação de pequenas cargas. Geralmente.0 m ou mais é recomendado executar fundações do tipo profunda.Os blocos são elementos estruturais de grande rigidez.d. As fundações indiretas são todas profundas.0 metros. A Tabela 3. 8 . executar a abertura da vala. 3. de alumínio ou ardósia. promover a compactação da camada do solo resistente. distribuir o carregamento e combater esforços horizontais. – se o terreno está em declive. observando: eventual distinção da largura dos alicerces para as diferentes paredes. 5.2: Blocos de Alvenaria de tijolos Figura 3. – compatibilização da carga da parede x largura do alicerce. execução do embasamento. 6. deve-se fazer o alicerce em escada (Figura 3. suportar pequenos recalques. são utilizados na construção de pequenas residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes. podendo ser de concreto. utilizando uma argamassa “impermeável” (com aditivo) ou ainda. Figura 3. apiloando o fundo.3). ainda. 4. construir uma cinta de amarração que tem a finalidade de absorver esforços não previstos. observar com cuidado: – se há ocorrência de formigueiros e raízes de árvore no momento da escavação da vala. como reforço de fundação. alvenaria ou pedra. também denominados de blocos corridos. e o uso adicional de brocas em pontos isolados. 2. uma chapa de cobre. colocação de um lastro de concreto magro (90 kgf/cm2) de 5 a 10 cm de espessura. Figura 3.4). que pode ser de concreto. alvenaria ou de pedra (Figura 3.Os alicerces.4: Execução do alicerce em declive 9 . fazer a impermeabilização para evitar a percolação capilar.3: Tipos de alicerce O processo de execução de um alicerce consiste em: 1. Deve-se. Figura 3. lama. que é um lastro de concreto com pouco cimento. através de sua base. devendo neste caso serem executadas incluindo material resistente à tração (BRITO. A Figura 3. fôrma para o rodapé. 3. 5. colocação das guias de arame. para acompanhamento da declividade das superfícies do concreto. além de isolar a armadura do solo. com função de regularizar a superfície de apoio e não permitir a saída da água do concreto da sapata. isto é. mas também à flexão. – limpeza da vala. posicionamento do pilar em relação à caixa com as armações.CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro dos blocos e das linhas das paredes. concretagem: a base poderá ser vibrada normalmente.5: Sapatas isoladas Para construção de uma sapata isolada. Obs. 4. A vala deve ser executada com pelo menos 10 cm de folga a mais da largura da sapata para permitir o trabalho dos operários dentro dela. as sapatas não trabalham apenas à compressão simples.: a etapa 3 compreende a limpeza do fundo da vala de materiais soltos. – cota do fundo da vala. a carga de uma coluna (pilar) ou um conjunto de colunas (BRITO. 10 . o apiloamento com soquete ou sapo mecânico e a execução do concreto “magro”. 7.1 Sapatas isoladas São aquelas que transmitem para o solo. porém para o concreto inclinado deverá ser feita uma vibração manual. 3. sem o uso do vibrador. de acordo com a marcação executada no gabarito de locação. 2. 6. 1987). são executadas as seguintes etapas: 1. colocação da armadura. 3. posicionamento das fôrmas. com folga de 5 cm para execução do concreto “magro”.5 apresenta alguns tipos de sapatas isoladas.2. preparo da superfície de apoio. 1987).2 Sapatas Ao contrário dos blocos. torna-se mais adequado e econômico o uso do concreto armado (Figura 3. escavação. como residências.6: Sapata corrida: (a). pelo travamento que confere à fundação. as quais lhes transmitem a carga por metro linear (BRITO. 6. colocação das armaduras. concretagem. Para construção de uma sapata corrida.1987). pode-se utilizar alvenaria de tijolos. Para edificações cujas cargas não sejam muito grandes. cinta de concreto armado: sua finalidade é a maior distribuição das cargas. (c) cortes esquemáticos. muitas vezes. evitando também deslocamentos indesejáveis. Figura 3. é usado o próprio tijolo como fôrma lateral. 7. posicionamento das fôrmas. colocação de um lastro de concreto magro de 5 a 10 cm de espessura.0 m. Caso contrário. 4. com embasamento em alvenaria. 3.2 Sapatas corridas São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes. 2. ou ainda para profundidades maiores do que 1.2. são executadas as seguintes etapas: 1. (b). 5.3. sua execução deve evitar descontinuidades que poderão comprometer 11 . quando o solo assim o exigir.6). camada impermeabilizante: sua função é evitar a subida da umidade por capilaridade para a alvenaria de elevação. cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas (Figura 3. sacos de cimento molhados. etc.2.seu funcionamento e nunca devem ser feitas nos cantos ou nas junções das paredes. sendo depois pintada com emulsão asfáltica em duas demãos. para evitar retrações prejudiciais.8: Sapatas alavancadas 12 .7). deve-se executar uma sapata associada. de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar (BRITO. No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham. Figura 3.3 Sapatas associadas Um projeto econômico deve ser feito com o maior número possível de sapatas isoladas. Figura 3.2. e tem a função de permitir que a sapata trabalhe com tensão constante (BRITO.1987). s.8).4 Sapatas alavancadas No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar. uma após a secagem completa da outra (FABIANI. 3.). A viga que une os dois pilares denomina-se viga de rigidez (Figura 3.d.1987). deverá receber uma cura apropriada (água. esta camada deverá ser executada com argamassa com adição de impermeabilizante e deverá se estender pelo menos 10 cm para revestimento da alvenaria de embasamento.).7: Sapatas associadas 3. impõe a execução precoce de todos os serviços enterrados na área do radier (instalações sanitárias.9: Radier CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação dos eixos dos pilares. porém. 13 . Figura 3. Uma outra vantagem é que a sua execução cria uma plataforma de trabalho para os serviços posteriores.CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro da sapata e do eixo do pilar. além de esforços de compressão. uma vez que.9). enterrados. é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação denominado radier (Figura 3. – armadura da sapata e do arranque do pilar. Este é executado em concreto armado. – colocação dos componentes das instalações e passagens. em contrapartida. O fato do radier ser uma peça inteiriça pode lhe conferir uma alta rigidez. elétricas. o que muitas vezes evita grandes recalques diferenciais (BRITO.3 Radiers A utilização de sapatas corridas é adequada economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapasse 50%. – dimensões da forma da sapata.).1987). – limpeza do fundo da vala. 3. etc. – nivelamento do fundo da escavação. – cota do fundo da escavação. – nivelamento do fundo da vala. devem resistir a momentos provenientes dos pilares diferencialmente carregados. Caso contrário. – cota do fundo da vala. e ocasionalmente a pressões do lençol freático (necessidade de armadura negativa). De acordo com o método de sua escavação.1 Tubulões a céu aberto Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos.4 Tubulões Tubulões são elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão. cujo diâmetro mínimo é de 70cm.4. Faz-se o alargamento da base de acordo com as dimensões do projeto. também. alargamento da base. Na fase de escavação pode ocorrer a presença de água. Verificação das dimensões do poço. A partir do gabarito. e ainda o tipo de solo na base. como: profundidade. se os poços estão limpos. Certifica-se. a execução da perfuração manual se fará com um bombeamento simultâneo da água acumulada no poço.10: Tubulão a céu aberto O processo de execução da fundação deve seguir as seguintes etapas: 1. faz-se a marcação do eixo da peça utilizando um piquete de madeira. marca-se no terreno a circunferência que delimita o tubulão. a base é alargada e posteriormente enche-se de concreto (BRITO. No caso de escavação manual usa-se vanga. ainda. reveste-se o furo com alvenaria de tijolo. Isto poderá ser feito através de tubos de concreto com o diâmetro interno igual ao diâmetro do fuste do tubulão.10). os tubulões se classificam em: 3. com um arame e um prego. Quando há tendência de desmoronamento. e acima do nível d’água (Figura 3. O fuste é escavado até a cota desejada.1987). Depois. Poderá ocorrer. 2. Inicia-se a escavação do poço até a cota especificada em projeto. Nas obras com perfuração mecânica o aparelho rotativo acoplado a um caminhão retira a terra.1987). Então. 3. 14 . que alguma camada do solo não resista à perfuração e desmorone (no caso de solos arenosos). tubo de concreto ou tubo de aço. será necessário o encamisamento da peça ao longo dessas camadas.3. Nestas casos. Figura 3. balde e um sarrilho para a retirada de terra. de modo que não haja desmoronamento durante a escavação. 4. através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro (BRITO. alargamento do fuste e concretagem. exige-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes. com o comprimento da ordem de 5 vezes seu diâmetro. Durante a compressão.5. em caso de utilização do concreto usinado) através de um funil (tremonha). a injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água.2 Tubulões com ar comprimido Este tipo de fundação é utilizado quando existe água. Se a descompressão for feita muito rapidamente. porém. prejudicando a concretagem (ALONSO. Figura 3. Para evitar esse problema. A concretagem é feita lançando-se o concreto da superfície (diretamente do caminhão betoneira. limitando a profundidade em 30 m abaixo do nível d’água (Figura 3. o sangue dos homens absorve mais gases do que na pressão normal. que por sua vez podem provocar dores e até morte por embolia.11).1987). O concreto se espalhará pela base pelo próprio impacto de sua descarga. antes de passar à pressão normal.11: Tubulão a ar comprimido 15 . 3. sendo a pressão empregada no máximo de 3 atm. de modo a evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e se misture com a terra. O equipamento utilizado compõe de uma câmara de equilíbrio e um compressor. pois a pressão interna é maior que a pressão da água. de modo a evitar que fiquem vazios na massa de concreto. durante a concretagem. o gás absorvido em excesso no sangue pode formar bolhas. é conveniente sua interrupção de vez em quando e descer para espalhá-lo. os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (nunca inferior a 15 minutos) numa câmara de emergência (BRITO.4. 6. Colocação da armadura. Neste caso.1979). Isso permite que seja executados normalmente os trabalhos de escavação. e da armadura de ligação. Se a camisa é de aço. risco de acidentes. – tubulão a ar comprimido: pressão do ar no interior do tubulão. Atualmente utilizam-se estacas de madeira para execução de obras provisórias. CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro do tubulão. De qualquer maneira a estaca deve receber tratamento de preservação para evitar o apodrecimento precoce e contra o ataques de insetos xilófagos. – dimensões (diâmetro) do tubulão. roliças e descascadas. As estacas de madeiras devem ser de madeira dura. quando houver. quando mantida permanentemente sob lençol freático (água). – verticalidade da escavação. As madeiras mais utilizadas são: eucaliptos. assim como é recomendável o emprego de uma ponteira metálica. pois o serviço é feito manualmente. Para sua utilização. destinado a evitar seu rompimento sob os golpes do pilão. geralmente limitado a 12 metros com emendas.5 Estacas de Madeira As estacas de madeira são troncos de árvore cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves. – concretagem (não misturar o solo com o concreto e evitar que se formem vazios na base alargada. as cabeças das estacas devem ser protegidas por um anel cilíndrico de aço. resistente. 16 . O diâmetro da seção pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5 a 8 metros. Durante a cravação. é necessário que elas fiquem totalmente abaixo d’água. No caso da necessidade de comprimentos maiores as emendas deverão ser providenciadas com talas de chapas metálicas e parafusos. Antes da difusão da utilização do concreto. – cota do fundo da base do tubulão. – alargamento da base. o nível d’água não pode variar ao longo de sua vida útil. A vida útil de uma estaca de madeira é praticamente ilimitada. abertura e concretagem da base é feita sob ar comprimido. a cravação é feita a céu aberto com auxílio de um bate estacas e a abertura e concretagem do tubulão são feitos a ar comprimido. a fim de facilitar a penetração e proteger a madeira. No caso de camisa de concreto. em peças retas. peroba do campo. – posicionamento da armadura. 3. Caso esteja sujeita a variação de umidade apodrecerá rapidamente. principalmente em pontes e obras marítimas (ALONSO.Estes tubulões são encamisados com camisas de concreto ou de aço. maçaranduba. 1979). arueira etc. devidamente dimensionados. elas eram empregadas quando a camada de apoio às fundações se encontrava em grandes profundidades. a cravação da camisa. geralmente constitui-se num ponto crítico.CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro das estacas. como decorrência do problema de transporte e equipamento. Perfis c ome rcia is Trilhos usa dos solda dos 3. e. O comprimento de cravação real às vezes difere do previsto pela sondagem. sempre num processo sob controle rigoroso (BRITO. Strauss e Franki. podem ser reaproveitadas várias vezes. ou no próprio canteiro. trilhos soldados ou estacas tubulares. – emendas. levando a duas situações: a necessidade de emendas ou de corte. – profundidade de cravação.6 Estacas Metálicas As estacas metálicas podem ser perfis laminados. com suas responsabilidades bem definidas. o que leva em geral à necessidade de grandes estoques e requerem armaduras especiais para içamento e transporte.12). possuem facilidade de corte e emenda. se utilizadas em serviços provisórios. este último tipo mais eficiente (Figura 3. luvas soldadas. Seu emprego necessita com cuidados sobre a corrosão do material metálico. Costumam ser pré-fabricadas por firmas especializadas. dependendo do tipo de emenda: luvas de simples encaixe. perfis soldados. ou emenda com cola epóxi através de cinta metálica e pinos para encaixe. podem atingir grande capacidade de carga. Sua maior desvantagem é o custo maior em relação às estacas pré-moldadas de concreto. – proteção da cabeça das estacas (colocação do capacete metálico). têm limitações de comprimento. CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro das estacas. Podem ser cravadas em quase todos os tipos de terreno. – profundidade de cravação.7 Estacas Pré-Moldadas de Concreto Estas estacas podem ser de concreto armado ou protendido e. sendo fabricadas em segmentos.1987). 3. trabalham bem à flexão. – nega. 17 . No caso de emendas. para não causar danos à cabeça da estaca e fissuração da mesma. Este tipo de cravação promove um elevado nível de vibração. Por outro lado quando há sobra. uma medida dinâmica e indireta da capacidade de carga da estaca.Figura 3. que pode causar problemas a edificações próximas do local. o que exige certo controle. mesmo assim. etc. O processo prossegue até que a estaca que esteja sendo cravada penetre no terreno. sob a ação de um certo número de golpes. não esquecendo de usar também o coxim de madeira e o capacete metálico para proteger a cabeça da estaca contra o impacto do martelo. um comprimento pré-fixado em projeto:a “nega”. O processo executivo de cravação emprega como equipamentos um dos três tipos de bateestacas: 18 . onde o bate-estacas utilizado é o de gravidade. duplo “T”.5 a 2. Em campo. há um limite para o qual não há comprometimento da linearidade da estaca. Se a altura for inferior à ideal. o corte ou arrasamento deve ser feito de maneira adequada no sentido de evitar danos à estaca. O objetivo de verificação da nega para as diferentes estacas é a uniformidade de comportamento das mesmas. estas estacas apresentam índice de quebra às vezes alto. Sua aplicação de rotina é em obras de pequeno a médio porte. Deve-se ter cuidado com a altura de queda do martelo: a altura ideal está entre 1.0 m. poderá dar uma “falsa nega”. As vazadas podem permitir inspeção após a cravação. circulares. Estas estacas não resistem a esforços de tração e de flexão e não atravessam camadas resistentes.12: Estaca pré-moldada de concreto Quando o comprimento torna-se muito grande. circulares centrifugadas (SCAC). Apresentam-se em várias seções (versatilidade): quadradas. Outra vantagem destas estacas é que podem ser cravadas abaixo do nível d’água.“tira-se” a “nega” da estaca através da média de comprimentos cravados nos últimos 10 golpes do martelo. O processo de cravação mais utilizado é o de cravação dinâmica. Estes buscarão reação ou sobre a estrutura existente ou na estrutura que esteja sendo construída ou em cargueiras especialmente construídas para tanto (cravação estática). com cerca de 40 pancadas por minuto e o peso do martelo de 4. onde a pressão do vapor acelera a descida do macaco.0 ton. aumentando assim o número de pancadas para cerca de 250 por minuto .0 a 3. – verticalidade.7. 1979).13). – profundidade de cravação. Como variante deste tipo. – proteção da cabeça da estaca . – nega – altura de queda do pilão. – bate-estacas a vapor: o levantamento do peso é feito através da pressão de vapor obtido por uma caldeira e a queda é por gravidade.1987). A solidarização da estaca com a estrutura é feita sob tensão: Executa-se um bloco sobre a extremidade da estaca. A freqüência das pancadas é da ordem de 10 por minuto e o peso do martelo varia entre 1.1 Estacas Mega É constituída de elementos justapostos (de concreto armado. permitindo em alguns casos até a execução da estrutura antes da fundação (Figura 3. mas às vezes também são empregadas como solução direta. São muito mais rápidos que os de gravidade. protendido ou de aço) ligados uns aos outros por emenda especial e cravados sucessivamente por meio de macacos hidráulicos. 3.5 ton. com o macaco hidráulico comprime-se a estaca calçando a estaca sob a estrutura. Costumam ser utilizadas para reforço de fundações. – ocorrência de fissuras. Este tipo de bate-estacas está hoje sofrendo grande evolução (BRITO. 19 . – cota de arrasamento da cabeça da estaca.– bate-estacas por gravidade: consta. temos o chamado bate-estacas de duplo efeito. CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação das estacas. – bate-estacas a explosão: o levantamento do peso é feito através da explosão de gases (tipo diesel). retira-se o macaco e concreta-se o conjunto (ALONSO. – execução da emenda. basicamente. de um peso que é levantado através de um guincho e que cai orientado por guias laterais. 20 m de comprimento e à medida que se prossegue a escavação eles vão sendo sucessivamente emendados.0 m (normalmente entre 3. – comprimento máximo de aproximadamente 6. quando do enchimento. a broca. – profundidade de escavação. também. A perfuração é feita por rotação/compressão do tubo. CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro das estacas. por perfuração no terreno com o auxílio de um trado (∅15 a 30 cm). seguindo-se da retirada da terra que se armazena dentro deste. formando um recipiente acoplado a tubos de aço galvanizado.Figura 3. – há perigo de introdução de solo no concreto. 3. – há perigo. – não existe garantia da verticalidade. de estrangulamento do fuste. à vista de suas características é usada somente para casos limitados e sua execução é feita normalmente pelo pessoal da própria obra. geralmente entre 4 e 5 tf.13: Estaca Mega 3. Assim.0 e 4. s. sendo que às vezes é utilizada uma armadura apenas para fazer a ligação com os outros elementos da construção. várias restrições podem ser feitas a este tipo de estaca: – baixa capacidade de carga.14.8 Brocas São estacas executadas “in loco” sem molde.0 m). – trabalha apenas à compressão. Os tubos são divididos em partes de 1.) fig. O trado utilizado é composto de 04 facas.d. Porém. sendo o furo posteriormente preenchido com o concreto apiloado (FABIANI. 20 . – só pode ser executada acima do lençol freático. O espaçamento entre as estacas brocas numa edificação não pode ultrapassar 4 metros e devem ser colocadas nas interseções das paredes e de forma eqüidistante ao longo das paredes desde que menor ou igual ao espaçamento máximo permitido. A estaca strauss apresenta vantagem de leveza e simplicidade do equipamento que emprega. o que possibilita a sua utilização em locais confinados. podendo ser em solo seco ou abaixo do nível d’água. moldada in loco.9 Estacas Strauss A estaca Strauss é uma fundação em concreto (simples ou armado). o sistema de execução usa revestimento metálico recuperável. para permitir a escavação do solo. Fig. são empregados os seguintes equipamentos (Figura 3. com diâmetro variando entre 25 e 40 cm. com válvula para retirada de terra na sua extremidade inferior. de 32 cm até 30 t e de 38 cm chega a suportar 40 t. – sonda de percussão. – soquete de 300 kg.15): – tripé de madeira ou de aço. em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes. Como característica principal. aproximadamente. Estas estacas abrangem a faixa de carga compreendida entre 200 e 500 kN. com o pé direito reduzido. de ponta aberta. 21 . executada com revestimento metálico recuperável. 3. Uma estaca do tipo strauss com diâmetro de 25 cm pode suportar até 20 toneladas. Outra vantagem operacional é de o processo não causa vibrações que poderiam provocar danos nas edificações vizinhas ou instalações que se encontrem em situação relativamente precária.– tipo de solo retirado como amostra.14 – Execução de Estaca Broca 3. executando-se estacas em concreto simples ou armado. – guincho acoplado a motor a explosão ou elétrico. Para sua execução. remove-se o concreto excedente acima da cota de arrasamento. quebrando-se a cabeça da estaca com ponteiros metálicos. – roldanas. O processo executivo se inicia com a abertura de um furo no terreno.0 a 3. Sua execução não causa vibrações. e prossegue-se na escavação até a profundidade determinada (APEMOL. evitando problemas com edificações vizinhas. formando uma base alargada na ponta da estaca. s. Após esta etapa. em geral possui capacidade decarga menor que estacas Franki e pré-moldadas de concreto e possui limitação devido ao nível do lençol freático. aprofunda-se o furo com golpes sucessivos da sonda de percussão. utilizando o soquete. o concreto é lançado na tubulação e apiloado. até 1. retirando-se o solo abaixo da coroa. Figura 3. – guincho manual para retirada da tubulação.0 m de comprimento. Em seguida. Porém. chamado “coroa”.0 m de profundidade. rosqueáveis entre si.15: Estaca Strauss 22 .). Finalmente. dentado na extremidade inferior. coloca-se barras de aço de espera para ligação com blocos e baldrames na extremidade superior da estaca. enquanto que as camisas metálicas são retiradas com o guincho manual. Para formar o fuste. De acordo com a descida do tubo metálico.d. lança-se concreto no tubo até se obter uma coluna de 1. Para concretagem. A estaca Strauss pode ser empregada em locais confinados ou terrenos acidentados devido à simplicidade do equipamento utilizado. cabos e ferramentas.– tubos de aço com 2.0 m e apiloa-se o material com o soquete. A concretagem é feita até um pouco acima da cota de arrasamento da estaca. quando necessário é rosqueado o tubo seguinte.0 a 2. para colocação do primeiro tubo. – verticalidade da camisa metálica. mas contínuo.CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação das estacas. – cota de arrasamento da cabeça das estacas. 3.16 : Execução de estaca simplex 23 . Alcançada a profundidade desejada. – armadura. 3. NA 1ª fa se prepa ra çã o 2ª fa se cra va çã o 3ª fa se desprender a ponteira 4ª fa se a rma dura concreta gem e retira da do tubo Fig. que fica suspenso dentro do molde por uma roldana presa ao topo do mesmo. Durante a descida do tubo. por um movimento lento. – apiloamento do concreto para garantir continuidade do fuste. quando for o caso. durante a cravação. – tipo de solo encontrado (retirada de amostras). – velocidade de retirada da camisa. temos um modo de verificar.10 Estacas Simplex Neste tipo de estaca a descida do tubo é feita por cravação e não por perfuração como é feita na estaca strauss. utilizamos um pequeno peso. servindo de sonda. Este tubo é espesso e provido de uma ponteira metálica (recuperável) ou elemento pré-moldado de concreto (perdido na concretagem). enche-se o tubo até o topo com concreto plástico e. se a ponteira de concreto permanece intacta. – profundidade de escavação.16. para impedir a entrada de solo no interior do tubo. mantendo dentro da tubulação uma coluna de concreto suficiente para ocupar o espaço perfurado e eventuais vazios do subsolo. 3. arranca-se de uma só vez o tubo inteiro e a ponteira metálica fig. Desta maneira. Crava-se no solo um tubo de aço. extraindo-se o tubo à medida da concretagem.17: Estaca Franki 24 . de maneira a formar uma base alargada. areia e brita. inicia-se a concretagem do fuste. o mesmo arrasta o tubo.17).11 Estacas Franki Estas estacas abrangem a faixa de carga de 500 a 1700 kN e seu progresso executivo que consiste na cravação de um tubo com ponta fechada e execução de base alargada. A forma rugosa do fuste garante boa aderência ao solo (resistência por atrito). A execução deste tipo de estaca segue o seguinte procedimento: 1. impedindo a entrada de solo ou água. Uma vez executada a base e colocada a armadura. 3. estas estacas são recomendadas para o caso em que a camada resistente encontra-se em profundidades variáveis. podendo provocar danos nas construções vizinhas. estanque e fortemente comprimida sobre as paredes do tubo. causando muita vibração. Ao se bater com o pilão na bucha. pode-se utilizar esse tipo de estacas. Nesse caso a solução é atravessar a camada de argila usando trado para evitar impactos. o tubo é preso e a bucha expulsa por golpes de pilão e fortemente socada contra o terreno. Havendo a ocorrência de camada de argila rija poderá haver deslocamento da estaca já concretada por compressão lateral. Atingida a camada desejada. em camadas fortemente socadas. Figura 3. tendo-se o cuidado de deixar no mesmo uma quantidade suficiente de concreto para impedir a entrada de água e de solo (Figura 3. Também no caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos. Ao contrário das estacas pré-moldadas. cuja ponta é obturada por uma bucha de concreto seco. 2.3. Seus maiores inconvenientes dizem respeito à vibração do solo durante a execução. a concretagem do fuste pode ser feita de duas maneiras: – crava-se o tubo até terreno firme. 1979). enche-se inteiramente o mesmo com concreto plástico (slump de 8 a 12 cm) e em seguida o mesmo é retirado de uma só vez com auxílio de um equipamento vibrador acoplado ao tubo. pode-se atravessar camadas resistentes em que as vibrações poderiam causar problemas com construções vizinhas. Essa perfuração se processa com um tubo de revestimento e o material escavado é eliminado 25 . 1979). Deste modo. – volume de concreto empregado na execução do bulbo. Sua execução é sempre feita por firma especializada (BRITO. – verticalidade do tubo e de sua retirada da camisa. 1987).12 Estacas Raiz É uma estaca de pequeno diâmetro concretada “in loco”.As estacas tipo Franki apresentam grande capacidade de carga e podem ser executadas a grandes profundidades. CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro das estacas. execução da base e colocação da armação. por deficiência do controle. – nega. forma-se uma camada de areia que aumentará a resistência da argila mole e protegerá o concreto fresco contra o efeito de estrangulamento. sobretudo em zonas urbanas. em diâmetros variando de 130 a 450 mm e executadas com injeção de argamassa ou calda de cimento sob baixa pressão. – após a cravação do tubo. – profundidade de cravação/escavação. – velocidade de execução. por meio de perfuração prévia ou cravando-se numa primeira etapa o tubo com a ponta aberta e desagregando-se o material com a utilização de uma ferramenta apropriada e água (ALONSO. para não haver estrangulamento do fuste. A este processo executivo dá-se o nome de estaca Franki com fuste vibrado (ALONSO. arranca-se o tubo e torna-se a cravá-lo no mesmo lugar. – armação das estacas. enche-se o mesmo com areia. Em situações especiais. No caso de existir uma camada espessa de argila orgânica mole saturada. – cota de arrasamento da cabeça da estaca. cuja perfuração é realizada por rotação ou rotopercussão. área necessária ao bateestacas e possibilidade de alterações do concreto do fuste. não sendo limitadas pelo nível do lençol freático. em direção vertical ou inclinada. 3. – altura de queda do pilão. 4 a 0. A argamassa é constituída de areia peneirada e cimento. Se ocorrer perfuração em trecho de rocha (passagem de matacões ou engastamento em rochas sãs). o processo de perfuração e o emprego de ar comprimido na concretagem. Completada a perfuração. Dependendo do equipamento utilizado as estacas podem ser executadas em ângulos diferentes da vertical (0° a 90°).1987). Durante o processo de concretagem o furo permanece revestido. a composição e a consistência do aglomerado que é utilizado na fabricação da argamassa.18). concorrem para conferir à estaca uma adequada resistência estrutural e ótima aderência ao terreno. o que garante uma elevada capacidade de carga. no interior de construções existentes e locais subterrâneos.continuamente. isso se dará pelo processo rotativo-percursivo sem a necessidade de revestimento metálico. em conjunto. fundações de obras com vizinhança sensível a vibrações ou poluição sonora. Existem ainda equipamentos autônomos sobre trator de esteiras. Assim. a perfuração é revestida com tubo metálico recuperável para garantir a integridade do fuste. locais de difícil acesso e em obras onde é necessário ultrapassar camadas rochosas. complementação de obras (ampliações). por onde é injetada a argamassa. O equipamento perfuratriz é equipado com sistema de rotação e avanço do revestimento metálico provisório ou por máquinas a roto-percussão com martelo acionados a ar comprimido. São equipamentos relativamente pequenos e robustos que possibilitam a operação em locais com espaços restritos. A estaca raiz é indicada para reforços de fundação. dosada com 500 a 600 kg de cimento por metro cúbico de areia peneirada. por uma corrente fluida (água.1987). coloca-se a armadura ao longo da estaca. Quando o tubo de perfuração está preenchido é montado um tampão em sua extremidade superior e se extrai a coluna de perfuração aplicando-se ao mesmo tempo ar comprimido (BRITO. A concretagem é feita através de um tubo introduzido até o fundo da estaca. acionados por motor diesel para sua locomoção e para funcionamento do sistema hidráulico. ou ainda.6. lama bentonítica ou ar) que introduzida através do tubo refluí pelo espaço entre o tubo e o terreno. para obras de contenções de taludes. a armação longitudinal. 26 . concretando-se à medida em que o tubo de perfuração é retirado (Figura 3. No caso de estacas raiz perfuradas exclusivamente em solos. com relação água/cimento de 0. acrescida de aditivos fluidificantes adequados para cada caso (BRITO. – em solos com presença de matacões.).). – quando existe esforço de tração a solicitar o topo das estacas (ancoragem de lajes de subpressão. – em locais onde haja necessidade de ausência de ruídos ou de vibrações. – quando são expressivos os esforços horizontais transmitidos pela estrutura às estacas de fundação (muros de arrimo. – em solos onde existem “cavernas” ou “vazios”. – para contenção lateral de escavações. 27 .Figura 3. torres de linha de transmissão.18: Estaca raiz A estaca raiz pode ser utilizada nos seguintes casos: – em áreas de dimensões reduzidas. etc. pontes rolantes. pontes. – em locais de difícil acesso. carga de vento. – em reforços de fundações. rocha ou concreto. etc. é aquela com seção circular. executada por escavação com guindaste acoplado com "clamshell". executada por escavação mecânica com equipamento rotativo. também utilizando lama bentonítica e concretada com uso de tremonha.13 Estacas Escavadas e Barretes Estaca escavada. normalmente embalada em sacos de 50 kg) com água pura. utilizando lama bentonítica e concretada com uso de tremonha. colocação da armadura (quando necessária) e concretagem submersa. também chamada de estacão. com uma concentração variando de 25 a 70 kg de bentonita por metro cúbico de água. Na central há um laboratório para controle de qualidade (parâmetros exigidos pela Norma Brasileira de Projeto e Execução de Fundações NBR 6122). em função da viscosidade e da densidade que se pretende obter. A coluna de lama exerce sobre as paredes da vala uma pressão que impede o desmoronamento. De acordo com a FUNDESP (1987). 28 . No Brasil. agitada fluidifica-se). caçamba ou coroa. Segundo a FUNDESP (1987). À medida que penetra no solo por rotação. cujo tipo varia em função da natureza do terreno a perfurar: trado. A lama bentonítica é preparada em uma instalação especial denominada central de lama. o equipamento de escavação consta essencialmente de uma mesa rotativa que aciona uma haste telescópica ("kelly-bar") que tem acoplada em sua extremidade inferior a ferramenta de perfuração. formando uma película impermeável denominada "cake". a qual dispensa o uso de revestimentos. Para estaca escavada. a ferramenta se enche gradualmente e. Trata-se de um material tixotrópico que em dispersão muda seu estado físico por efeito da agitação (em repouso é gelatinosa com ação anti-infiltrante. existem jazidas de bentonita no Nordeste (Bahia e Rio Grande do Norte). os processos de execução usuais das estacas escavadas e dos barretes podem ser divididos nas seguintes operações básicas: escavação do terreno com preenchimento da perfuração com lama bentonítica.3. em misturadores de alta turbulência. A estaca barrete possui seção retangular. Seu efeito estabilizante é eficaz quando a pressão hidrostática da lama no interior da escavação é superior à exercida externamente pelo lençol e a granulometria do terreno é tal que possa impedir a dispersão da lama. quando cheia. onde se faz a mistura da bentonita (transportada em pó. a lama bentonítica é constituída de água e bentonita. onde o mineral predominante é a montimorilonita. a haste é levantada e a ferramenta automaticamente esvaziada por força centrífuga (trado) ou por abertura do fundo (caçamba). sendo esta última uma rocha vulcânica. por meio de um redutor. coloca-se um obturador no interior do tubo. a perfuração é executada em presença de lama bentonítica (Figura 3. O sistema de concretagem é o submerso (Figura 3. o movimento rotatório à haste telescópica. munido de uma tremonha de alimentação (funil) cuja extremidade. A fim de evitar que a lama se misture com o concreto lançado. é acionada por um motor diesel e transmite. com guindaste auxiliar ou com o próprio guindaste utilizado na abertura da escavação. A armadura deve ser dotada de roletes distanciadores para garantir o necessário cobrimento (aproximadamente 5 cm). central ao furo. que funcionando como êmbolo. As manobras da mesa são controladas pelo operador do guindaste que aciona um cabo de aço para descida e subida da haste telescópica.19).20). Prossegue-se a concretagem em um fluxo constante e regular de baixo para cima (não é possível interromper a concretagem uma vez iniciada). durante a concretagem. aquele executado de baixo para cima de modo uniforme.19: Perfuração em presença de lama bentonítica 29 . Como geralmente existe possibilidade de desmoronamento das paredes da vala e a escavação atinge horizontes abaixo do lençol freático.A mesa rotativa ou perfuratriz. A mesa também é dotada de uma central hidráulica que comanda o "pull down" da haste telescópica para dar maior penetração à ferramenta de perfuração. deve estar convenientemente imersa no concreto. Figura 3. Terminada a perfuração inicia-se a colocação da armadura. Tal processo consiste na aplicação de concreto por gravidade através de um tubo ("tremie"). expulsa a lama pelo peso próprio da coluna de concreto. normalmente instalada em um guindaste de esteiras. geralmente utiliza-se um equipamento de escavação denominado "clamshell" mecânico (Figura 3. – o comprimento das estacas é grande e pode ser muito variável (até 45 m.21: Clam-shell 30 . Para o barrete. com descida livre (cabo) ou com haste de guia ("kelly") que permite uma melhor condição de verticalidade da estaca.20: Concretagem submersa Figura 3. se encaixando melhor nos pavimentos de garagem. Os pilares que saem do barrete podem ser alargados em uma direção. As demais técnicas executivas (uso de lama bentonítica. inclusive nas vizinhanças da obra. pode ser inspecionado e comparado com dados de investigação do local.No caso da estaca barrete. – importante quando há solo de grande dureza.000 kN usualmente). além de prontamente alterado conforme conveniência. visto que não há vibração. capacidade de suportar cargas elevadas. As estacas escavadas e barretes possuem as seguintes características vantajosas: – rápida execução. quando o espaço é restrito. – o solo fica livre de deformações. que seria capaz de danificar estacas que fossem cravadas ou quando o volume de trabalho é menor e não compensa montagem de aparelhagem mais complexa (bate-estaca). colocação da armadura e concretagem submersa) são substancialmente idênticas às das estacas escavadas. de furo para furo do terreno.21) ou hidráulico. não é capaz de afetar estruturas vizinhas. à medida que se escava. pode-se acrescentar vantagens que sua seção não circular (escavada com "clamshell") pode representar no "layout" do edifício. – a armadura não depende do transporte ou das condições de cravação. com cargas até 10. fazendo um feedback (realimentação) para o projeto de fundações. Figura 3. – o solo. caso não tenha ainda ocorrido a pega. . .20m. as estacas escavadas e barretes possuem as seguintes desvantagens: – os métodos de escavação podem afofar solos arenosos ou pedregulhos. . Caracterizada pela escavação do solo através de um trado contínuo possuidor de hélices em torno de um tubo central vazado.Não ocasiona vibração no terreno 24cm. – colocação da armadura.40m de diâmetro e 16m de comprimento em torno de 10min (escavação e concretagem). pedrisco e areia) através de tubo 31 . também deve-se tomar cuidado com possíveis ataques de agentes químicos da água e do solo sobre o concreto. a água subterrânea pode lavar o concreto ou pode reduzir a capacidade de carga da estaca por alteração do solo circundante.14 ESTACA HÉLICE CONTÍNUA (MONITORADA) Introduzida no Brasil em 1987 e mais amplamente difundida em 1993.Por outro lado. – necessidade de local nas proximidades para deposição de solo escavado. – dificuldade na concretagem submersa. este deve ser compacto e impermeável (concretos com baixa relação água/cimento). pois há impossibilidade de verificar e inspecionar posteriormente o concreto. 3.Executada abaixo do NA. quando a estaca fica abaixo do lençol freático e a vedação inferior da estaca depender apenas do concreto. como o calcário mole ou marga. .Tempo de execução de estaca de 0. – entrada de água pode causar danos ao concreto. ou transformar rochas moles em lama. Após sua introdução no solo até a cota especificada. – profundidade de escavação. . falta de confiança que oferece o concreto fabricado in situ (quando for o caso). o trado é extraído concomitantemente à injeção do concreto (slump vazado. depois de pronta a estaca. CONTROLE DE EXECUÇÃO – locação do centro da estaca. nunca se sabe como os materiais nela se encontram. – velocidade de concretagem e ascenção da tremonha. em função da torre . – susceptíveis a estrangulamento da seção em caso de solos compressíveis.275m a 1.Diâmetros de 0.Comprimentos de até 33m. Exemplo de relatório de execução de estaca Hélice Continua Monitorada 32 .22 – Detalhe dos equipamentos empregados na execução da estaca hélice contínua.Figura 3. Limitada pelo torque da máquina Figura 3.Comprimento em função da torre (até 33m).Diâmetros de 0. .Não ocasiona vibração no terreno. podendo ser empregada à mesma máquina utilizada nas estacas hélice contínua.40m de diâmetro e 16m de comprimento em torno de 10 min (escavação e concretagem). A cabeça é cravada por rotação. pedrisco e areia) através de tubo vazado.Executada abaixo do NA. . . Após sua introdução no solo até a cota especificada. .23 – Posicionamento do equipamento para execução da estaca ômega.15 ESTACA ÔMEGA (MONITORADA) Introduzida no Brasil em 1997. . o trado é extraído concomitantemente à injeção do concreto (slump 24cm. 33 .3.31m a 0.66m. durante a descida do elemento perfurante o solo é deslocado para baixo e para os lado do furo. .Tempo de execução de estaca de 0. Quadro Comparativo da capacidade máxima das estacas mais usuais Tipo de estaca Dimensões (cm) Carga útil (Ton) Madeira Eucalipto Ipê I Perfis metálicos II I II Modadas in loco Diâmetro Interno do tubo (cm) 42 Franki (bucha seca) Strauss (tubo recuperável) Pré-moldadas Concreto quadrada Concreto armado 20x20 25x25 30x30 35x35 octogonal Protendido 25 35 40 45 47 52 60 22 26 30 Seção 47 53 58 670 25 32 38 Dimensões (cm) 75 100 130 170 20 30 40 Carga útil (ton) 20 30 40 50 30 60 80 100 130 140 150 180 80 90 100 Distância entre eixos (cm) 60 70 80 90 70 90 110 130 75 80 85 85 40 45 50 Distância das divisas (cm) 30 30 35 40 40 55 65 70 30 35 25x11.5 (12”x51/4”) Diâmetro aproximado da estaca (cm) 33 38 40 80 60 120 Carga útil (ton) Distância entre eixos (cm) 80 90 70 80 70 80 Distância entre eixos (cm) Distância das divisas (cm) 45 50 30 35 30 35 Distância das divisas (cm) 34 .5 (10”x45/8”) 25x11.5 (12”x51/4”) 30x13.5 (10”x45/8”) 30x13. ausência de pedra britada e possibilidade de contaminação com o barro em volta da estacas.4. A Figura 4. pois ao final da concretagem há subida de excesso de argamassa. Figura 4. a concretagem da estaca deve terminar no mínimo 20 cm acima da cota de arrasamento.1 ilustra esta operação. ARRASAMENTO DE ESTACA Há necessidade de se preparar a cabeça das estacas para sua perfeita ligação com os elementos estruturais. O concreto da cabeça da estaca geralmente é de qualidade inferior. É uma operação manual com auxílio de um ponteiro e marreta e o sentido do corte deve ser de baixo para cima.1 : Procedimento para arrasamento de estacas 35 . Por isso. Fig.P.. 5. através de limpeza e remoção do concreto de má qualidade que.Blocos de coroamento A segurança estrutural do elemento estará garantida se verificados os seguintes itens: Esmagamento do concreto por compressão excessiva na região de contato da carga e Fendilhamento devido às tensões transversais de tração ao longo da altura.5 – BLOCOS DE COROAMENTO Os blocos de coroamento das estacas e tubulões são elementos maciços de concreto armado que solidarizam as "cabeças" de uma estaca ou tubulão. normalmente. 1973). No caso de estacas de concreto ou madeira e tubulões. As estacas devem ser preparadas previamente.1).1 . distribuindo para ela as cargas dos pilares e dos baldrames (Figura 5. excentricidade e outras solicitações (Caputo. ou um grupo de estacas. 36 . se encontra acima da cota de arrasamento das estacas moldadas "in loco". Os blocos de coroamento têm também a função de absorver os momentos produzidos por forças horizontais. o topo desta camada deve ficar 5 cm abaixo do topo acabado da estaca ou tubulão. É obrigatório o uso de lastro de concreto magro com espessura não inferior a 5 cm para a execução do bloco de coroamento de estaca ou tubulão. H. 6. c. distribuição irregular das ações da edificação. As principais causas dos recalques diferenciais são: a. RECALQUES Os recalques são deformações do solo. as fundações em areias recalcam quase imediatamente à aplicação da força. por provocar solicitações adicionais na estrutura. a utilização da mesma pode ficar bastante prejudicada. são ditos recalques diferenciais. Já quando os recalques são desiguais. quando os recalques uniformes começam a ultrapassar um certo limite e. submetidos a carregamentos permanentes. grande concentração de pressões no centro das edificações submetidas a ações aproximadamente distribuídas. sem diminuição de volume do solo. por exemplo: os solos arenosos. podendo comprometer a estabilidade da obra. que em virtude da alta permeabilidade. Os recalques de fundações podem causar prejuízos à boa utilização da obra. por exemplo: os solos argilosos. dependendo do tipo de construção. com conseqüentes deslocamentos dos apoios da estrutura. Os recalques totais das fundações diretas são obtidos pela soma do recalque imediato. Ocorre simultaneamente com aplicação da ação. Em geral. diferentes tipos de fundação em um mesmo edifício. como também ameaçar a estabilidade da construção. Os recalques uniformes ocorrem quando as fundações sofrem recalques iguais em toda extensão da obra. não são os recalques uniformes que prejudicam a estrutura e sim os diferenciais. desaprumos e fissuras na estrutura. Portanto. O recalque de adensamento resulta da expulsão gradual de água e de ar dos vazios do solo e ocorre lentamente com o decorrer do tempo. onde os recalques se processam lentamente face à pequena permeabilidade destes solos. No entanto. variação de espessura ou de propriedades das camadas do solo que condicionam os recalques. a água flui tão rapidamente que a expulsão de água dos poros é praticamente instantânea. e. fundações assentes em cotas diferentes. Os recalques diferenciais evidenciam-se por desnivelamentos do terreno e consequentemente da estrutura. f. d. A grandeza desses recalques é estimada com base na teoria da elasticidade. 37 . superposição dos campos de pressões de construções vizinhas. b. O recalque imediato é proveniente das deformações com mudança de forma. recalque de adensamento e recalque ao longo do tempo. A conclusão de que uma estrutura pode acomodar os recalques previstos. A análise da interação solo-estrutura é de grande complexidade e está intimamente relacionada com a utilização de métodos numéricos. O projetista não pode ignorar este comportamento. adotar soluções estruturais e então avaliar o mérito da fundação escolhida. Em algumas circunstâncias. O quadro a seguir fornece uma idéia geral a respeito de limites de recalques totais e diferenciais para os casos específicos : 38 .1. retirando por escavação um peso de terra que se substitui pelo peso da construção. causar prejuízos estéticos. para que se possa estimar a magnitude dos recalques. para os recalques diferenciais previstos pelo cálculo geotécnico convencional. onde a estrutura não tem poder de acomodação. critérios baseados em situações similares na prática podem ser adotados. a estrutura pode ser projetada como isostática (podendo acomodar os deslocamentos sem provocar solicitações internas). necessita de uma larga experiência do projetista. dependem da destinação da obra e do tipo da estrutura a serem adotados. 6. prevendo uma construção suficientemente rígida. As estruturas metálicas suportam melhor os efeitos dos recalques que as estrutura de concreto. portanto. passa por um período de ajustamento de tensões e esforços solicitantes na estrutura e no solo. INTERAÇÃO SOLO .ESTRUTURA O comportamento real de uma estrutura apoiada sobre o solo envolve um processo interativo que começa com a fase de construção. introduzindo-se rótulas que permitam deslocamentos relativos sem. pois os cálculos de interação só se tornaram praticamente possíveis com os computadores. visando minimizar os efeitos dos recalques. no entanto. pode-se reduzir a um mínimo os recalques. No caso de solo compressível. e termina com um estado de equilíbrio. de durabilidade e de desempenho. enquanto as hiperestáticas são mais sensíveis que as isostáticas. pode-se minimizar os efeitos dos recalques diferenciais. No entanto.As medidas (relativas ao solo ou às estruturas) a serem tomadas. 1. Outra vantagem é o custo reduzido. de elementos especiais.1 TIPOS DE MUROS 7. 7. a resistência do muro resulta unicamente do embricamento dos blocos de pedras. são utilizadas para conter desníveis pequenos ou médios. pois o material do muro é drenante. Podem ser construídos em alvenaria (tijolos ou pedras) ou em concreto (simples ou armado). Atualmente. 7. devido ao custo elevado. Geralmente.1.1).7 . Muros de Gravidade Muros de Gravidade são estruturas corridas que se opõem aos empuxos horizontais pelo peso próprio.MUROS DE ARRIMO Muros de arrimo são estruturas corridas de contenção de parede vertical ou quase vertical. No caso de muro de pedras arrumadas manualmente. Figura 7. principalmente em muros com maior altura (Figura 7. ou ainda. Este muro apresenta como vantagens a simplicidade de construção e a dispensa de dispositivos de drenagem. concreto.1.1 Terminologia 7. Os muros de arrimo podem ser de vários tipos: gravidade (construídos de alvenaria. Os muros de gravidade podem ser construídos de pedra ou concreto (simples ou armado).2). inferiores a cerca de 5m. de flexão (com ou sem contraforte) e com ou sem tirantes. Muros de alvenaria de pedra Os muros de alvenaria de pedra são os mais antigos e numerosos.1. apoiadas em uma fundação rasa ou profunda (Fig. gabiões ou pneus). especialmente quando os blocos de pedras são disponíveis 39 .1. o emprego da alvenaria é menos freqüente. gabiões ou ainda. pneus usados. 2 Muros de alvenaria de pedra 7. de modo a reduzir o risco de ruptura por deslizamento no contato muro-fundação.5 a 1. deve-se empregar argamassa de cimento e areia para preencher os vazios dos blocos de pedras.3) são em geral economicamente viáveis apenas quando a altura não é superior a cerca de 4 metros.1.no local. É necessário então implementar os dispositivos usuais de drenagem de muros impermeáveis. Devido à impermeabilidade deste muro. porém elimina a sua capacidade drenante. A argamassa provoca uma maior rigidez no muro. com largura da base da ordem de 50% da altura do muro (Figura 7. tais como dreno de areia ou geossintético no tardoz e tubos barbacãs para alívio de poropressões na estrutura de contenção. Quanto a taludes de maior altura (cerca de uns 3m). No entanto. A base do muro deve ter largura mínima de 0. é imprescindível a execução de um sistema adequado de drenagem.1. A sessão transversal é usualmente trapezoidal. deve-se recomendar uma inclinação para trás (em direção ao retroaterro) de pelo 40 . Para muros com face frontal plana e vertical.3). Muros de concreto ciclópico ou concreto gravidade Estes muros (Figura 6.0m e deve ser apoiada em uma cota inferior à da superfície do terreno.2. A especificação do muro com faces inclinadas ou em degraus pode causar uma economia significativa de material. o que causa um valor menor do atrito entre as pedras. Figura 7. O muro de concreto ciclópico é uma estrutura construída mediante o preenchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rocha de dimensões variadas. podem ser utilizados blocos de dimensões variadas. Muros de pedra sem argamassa devem ser recomendados unicamente para a contenção de taludes com alturas de até 2m. Neste caso. a estabilidade interna do muro requer que os blocos tenham dimensões aproximadamente regulares. em alguns casos. a dupla torção dos elementos preserva a forma e a flexibilidade da malha. de modo a evitar a sensação ótica de uma inclinação do muro na direção do tombamento para a frente. Para muros muito longos. Esta proteção é eficiente contra a ação das intempéries e de águas e solos agressivos (Maccaferri. A Figura 7. gabiões com comprimento de até 4m podem ser utilizados para agilizar a construção. por revestimento com uma camada de PVC. No caso de muros de grande altura. onde as tensões de compressão são mais significativas. Neste caso.1.4 apresenta ilustrações de gabiões. Figura 7. pode-se realizar a drenagem na face posterior (tardoz) do muro através de uma manta de material geossintético (tipo geotêxtil). 41 .1. a água é recolhida através de tubos de drenagem adequadamente posicionados.3 Muros de concreto ciclópico (ou concreto gravidade) 7.menos 1:30 (cerca de 2 graus com a vertical). Os furos de drenagem devem ser posicionados de modo a minimizar o impacto visual devido às manchas que o fluxo de água causa na face frontal do muro.5m). devem ser posicionados nas camadas inferiores. O arame dos gabiões é protegido por uma galvanização dupla e. gabiões mais baixos (altura =0.3.4) são constituídos por gaiolas metálicas preenchidas com pedras arrumadas manualmente e construídas com fios de aço galvanizado em malha hexagonal com dupla torção. As dimensões usuais dos gabiões são: comprimento de 2m e seção transversal quadrada com 1m de aresta. Muros de gabião Os muros de gabiões (Figura 7. Alternativamente. 1990). No caso da ruptura de um dos arames. absorvendo as deformações excessivas. que apresentam maior rigidez e resistência. A rede metálica que compõe os gabiões apresenta resistência mecânica elevada. Muro Crib wall 7.1. São estruturas capazes de se acomodarem a recalques das fundações e funcionam como muros de gravidade. o cimento é espalhado e misturado.As principais características dos muros de gabiões são a flexibilidade.5 Muros de sacos de solo-cimento Os muros (Figura 7. que são montados no local.5) são estruturas formadas por elementos pré-moldados de concreto armado.4. adicionando-se 42 . preenchidos por uma mistura cimento-solo da ordem de 1:10 a 1:15 (em volume). Figura 7. para a retirada dos pedregulhos.1. Muro Gabião 7. que permite que a estrutura se acomode a recalques diferenciais e a permeabilidade. Em seguida. em forma de “fogueiras” justapostas e interligadas longitudinalmente. Figura 7. O solo utilizado é inicialmente submetido a um peneiramento em uma malha de 9mm.1.6 ) são constituídos por camadas formadas por sacos de poliéster ou similares.1. Muros em fogueira (“crib wall”) “Crib Walls” (Figura 7.5. madeira ou aço.4. cujo espaço interno é preenchido com material granular graúdo. Procede-se então o fechamento mediante costura manual.6 Muros de pneus Os muros de pneus (Figura 7. para prevenir contra a ação erosiva de ventos e águas superficiais. O posicionamento dos sacos de uma camada é propositalmente desencontrado em relação à camada imediatamente inferior. a mistura é colocada em sacos.6 Muro de contenção com sacos de solo-cimento 7. os sacos de solo-cimento são arrumados em camadas posicionadas horizontalmente e. Um muro de arrimo de solo-cimento com altura entre 2 e 5 metros tem custo da ordem de 60% do custo de um muro de igual altura executado em concreto armado (Marangon. amarrados entre si com corda ou arame e preenchidos com solo compactado.7) são construídos a partir do lançamento de camadas horizontais de pneus. Esta técnica tem se mostrado promissora devido ao baixo custo e pelo fato de não requerer mão de obra ou equipamentos especializados.água em quantidade 1% acima da correspondente à umidade ótima de compactação proctor normal. uma maior densidade do muro. 1992). No local de construção. cada camada do material é compactada de modo a reduzir o volume de vazios. O ensacamento do material facilita o transporte para o local da obra e torna dispensável a utilização de fôrmas para a execução do muro. Funcionam como muros de gravidade e apresentam com vantagens o reuso de pneus descartados e a flexibilidade. em conseqüência.1. de modo a garantir um maior intertravamento e. pode-se citar a facilidade de execução do muro com forma curva (adaptada à topografia local) e a adequabilidade do uso de solos residuais.1. a seguir. Figura 7. com preenchimento até cerca de dois terços do volume útil do saco. As faces externas do muro podem receber uma proteção superficial de argamassa de concreto magro. Como vantagens adicionais. A compactação é em geral realizada manualmente com soquetes. A utilização de pneus usados em obras geotécnicas 43 . Após a homogeneização. No entanto. deve-se ressaltar que o muro de solo-pneus é uma estrutura flexível e. para evitar não só o carreamento ou erosão do solo de enchimento dos pneus. O peso específico do material solo-pneus utilizado em muro experimental foi determinado a partir de ensaios de densidade no campo (Medeiros et al.apresenta-se como uma solução que combina a elevada resistência mecânica do material com o baixo custo. Como elemento de amarração entre pneus. O revestimento da face do muro deverá ser suficientemente resistente e flexível. as deformações horizontais e verticais podem ser superiores às usuais em muros de peso de alvenaria ou concreto. tais como estruturas de fundações ou ferrovias. como também o vandalismo ou a possibilidade de incêndios. As principais opções de revestimento do muro são alvenaria em blocos de concreto..7 Muro de pneus 44 . concreto projetado sobre tela metálica. Sendo um muro de peso. 1997). portanto.5 kN/m3 (solo com pneus inteiros) a 16. placas pré-moldadas ou vegetação. não se recomenda a construção de muros de solo-pneus para contenção de terrenos que sirvam de suporte a obras civis pouco deformáveis. O posicionamento das sucessivas camadas horizontais de pneus deve ser descasado. Assim sendo.5 kN/m3 (solo com pneus cortados). recomenda-se a utilização de cordas de polipropileno com 6mm de diâmetro. Cordas de náilon ou sisal são facilmente degradáveis e não devem ser utilizadas. comparativamente aos materiais convencionais. os muros de solo-pneus estão limitados a alturas inferiores a 5m e à disponibilidade de espaço para a construção de uma base com largura da ordem de 40 a 60% da altura do muro. e varia na faixa de 15. Figura 7. ter boa aparência e ser de fácil construção. A face externa do muro de pneus deve ser revestida. de forma a minimizar os espaços vazios entre pneus. pois acarreta perda de espaço útil a jusante da estrutura de contenção. tornando-se anti-econômicos para alturas acima de 5 a 7m. Muros de Flexão Muros de Flexão (Fig. os contrafortes trabalham à compressão. Em geral. são construídos em concreto armado. 45 . Esta configuração é menos usual. para manter-se em equilíbrio. no caso alturas maiores. é conveniente a utilização de contrafortes (ou nervuras).2. No caso de laje externa ao retroaterro. para aumentar a estabilidade contra o tombamento (Figura 7. Tratando-se de laje de base interna. Os contrafortes são em geral espaçados de cerca de 70% da altura do muro. ou seja.7.8) são estruturas mais esbeltas com seção transversal em forma de “L” que resistem aos empuxos por flexão.1. os contrafortes devem ser adequadamente armados para resistir a esforços de tração. Figura 7. sob o retroaterro. A face trabalha à flexão e se necessário pode empregar vigas de enrijecimento. utilizando parte do peso próprio do maciço. A laje de base em geral apresenta largura entre 50 e 70% da altura do muro.9).8 Muro de flexão Para muros com alturas superiores a cerca de 5 m. que se apóia sobre a base do “L”. 7. Figura 7.10 Muro de concreto ancorado na base: seção transversal 7. Esta solução de projeto pode ser aplicada quando na fundação do muro ocorre material competente (rocha sã ou alterada) e quando há limitação de espaço disponível para que a base do muro apresente as dimensões necessárias para a estabilidade. Muro com contraforte Muros de flexão (Figura 7. A existência de uma linha freática no maciço é altamente desfavorável.10) podem também ser ancorados na base com tirantes ou chumbadores (rocha) para melhorar sua condição de estabilidade.2.9. Figura 7. 46 . INFLUÊNCIA DA ÁGUA Grande parte dos acidentes envolvendo muros de arrimo está relacionada ao acúmulo de água no maciço. pode duplicar o empuxo atuante. Em geral. As alternativas de proteção superficial podem ser classificadas em dois grupos: proteção com vegetação e proteção com impermeabilização (Fig. O efeito da água pode ser direto.3. Diversos dispositivos (canaletas transversais.1. Os sistemas de drenagem podem ser superficiais ou internos. em particular. considerando-se não só a área da região estudada como toda a bacia de captação. Não existe uma regra para a concepção de projetos desta natureza.).11. ou indireto. do tipo de material (solo/rocha). produzindo uma redução da resistência ao cisalhamento do maciço em decorrência do acréscimo das pressões intersticiais. dissipadores de energia. canaletas longitudinais de descida (escada). decorrentes da precipitação de chuva sobre o talude. 7. Sistemas de drenagem superficial devem captar e conduzir as águas que incidem na superfície do talude.aumentando substancialmente o empuxo total. caixas coletoras etc.) podem ser selecionados para o projeto. para taludes não naturais.11).12). é fundamental a utilização de sistemas eficientes de drenagem (Fig. 47 . resultante do acúmulo de água junto ao tardoz interno do muro. das condições geométricas do talude. os projetos de drenagem combinam com dispositivos de proteção superficial do talude. por deficiência de drenagem. O acúmulo de água. 7. dependendo da natureza da área (ocupação densa. Figura 7. Sistemas de Drenagem Para um comportamento satisfatório de uma estrutura de contenção. Dispositivos de drenagem superficial (GeoRio) Sistemas de proteção de talude têm como função reduzir a infiltração e a erosão. com vegetação etc. entretanto deve-se sempre considerar a proteção vegetal como a primeira alternativa. 7. ser associada à deterioração do dreno. Em solos de baixa condutividade hidráulica. 1995) Processos de infiltração decorrentes da precipitação de chuva podem alterar as condições hidrológicas do talude.12. sendo o volume de água que flui através dos drenos diretamente proporcional ao coeficiente de permeabilidade e ao gradiente hidráulico. reduzindo as sucções e/ou aumentando a magnitude das poropressões (Figura 7.Figura 7. Em ambos os casos. sugerindo a possibilidade de colmatação. como também devido a infiltrações causadas por vazamentos em tubulações de água e/ou esgoto. tendendo a causar instabilidade. Com o rebaixamento do nível piezométrico. Proteção superficial(GEO. Sistemas de drenagem subsuperficiais (drenos horizontais. conseqüentemente. o gradiente hidráulico diminui e o fluxo então vai se reduzindo progressivamente até se restabelecer uma condição de regime permanente. entretanto. estas mudanças acarretam uma redução na tensão efetiva e. a qual não deve. Estes sistemas tendem a causar rebaixamento do nível piezométrico.13). trincheiras drenantes longitudinais. uma diminuição da resistência ao cisalhamento do material. mudanças nas condições hidrológicas podem ocorrer não somente devido à infiltração das águas de chuva. Ressalta-se que. Neste sentido. recomenda-se a monitoração 48 . filtros granulares e geodrenos) têm como função controlar as magnitudes de pressões de água e/ou captar fluxos que ocorrem no interior dos taludes. Este tipo de comportamento muitas vezes gera dúvidas quanto a eficácia do sistema de drenagem. esta redução pode significar a inexistência de um volume de drenagem visível a olho nu. drenos internos de estruturas de contenção. no caso de taludes localizados em áreas urbanas. podem ser introduzidos furos drenantes ou barbacãs.contínua.15 apresentam esquemas de sistemas de drenagem.14 e Figura 7. durante e após a construção.13. através da instalação de piezômetros. Redes de fluxo em muros A Figura 7. comparando-se registros antes. Figura 7. 49 . Quando não há inconveniente em drenar as águas para a frente do muro. observando o posicionamento do colchão de drenagem e garantindo que durante o lançamento do material não haja contaminação e/ou segregação.Figura 7.15 Sistemas de Drenagem – dreno vertical Durante a construção da estrutura de arrimo. a execução dos drenos deve ser cuidadosamente acompanhada. 50 .14 Sistemas de Drenagem – dreno inclinado Figura 7. seja qual for a sua seção. impedindo o carreamento da fração fina do retroaterro.Os muros com características drenantes (crib walls e gabiões). deslizamento da base.16 Estabilidade de Muros de Arrimo 51 . capacidade de carga da fundação e ruptura global. a instalação de uma camada drenante na base para proteção da fundação contra eventuais processos erosivos. recomenda-se. como indica a Figura 7. Em gabiões.16. 7. a menos que o material de preenchimento atue como filtro. Figura 7. também requerem instalação de filtro vertical na face interna do muro. ainda. devem ser investigadas as seguintes condições de estabilidade: tombamento.3 ESTABILIDADE DE MUROS DE ARRIMO Na verificação de um muro de arrimo. Fundações: teoria e prática. SCAC . Estacas Franki Ltda. Ed.A. APEMOL . s.. Urbano Rodriguez. EPUSP.d. 757p.Sistema Strauss. Rio de Janeiro. São Paulo. SCAC. São Paulo. José Luis Wey de.elementos técnicos. São Paulo.d. Estacas Franki Ltda. Notas de Aula. Fundações. Fundações.BIBLIOGRAFIA __________.. s. PCC 435.V. 2ª ed.d. Especificação da execução de estacas tipo Strauss. BRITO. 1987. São Paulo. APEMOL... Fundações e infraestruturas-palestras. ABMS/ABEF.. São Paulo. Edgar Blucher Ltda.d. O Edifício Até sua Cobertura. 52 .. NACIONAL . Catálogo. s. s. AZEREDO.Engenharia de Fundações e Solos Ltda. . ESTACAS FRANKI LTDA. Fundesp. Breno.Catálogo.. FUNDESP. Tecnologia em estacas do tipo raiz.d. Nacional.. s. 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