Apostila de Fundações Técnicas Construtivas para Edificações - Guia Completo

APOSTILA DE fundacoes TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES ABR2011 PROFA CAROLINA BARROS ESTA APOSTILA É UMA COMPILAÇÃO DE DIVERSOS MATERIAIS COMO LIVROS SITES E CATÁLOGOS INDICADOS NAS REFERÊNCIAS Índice Introdução 2 1 Parâmetros para a escolha da fundação 2 2 As cargas da edificação 3 3 Tipos de fundações 4 4 Sondagens 5 41 Execução da sondagem 5 42 Diretas eou Rasas 6 421 Viga de fundação baldrame 6 422 Bloco 7 423 Sapatas 7 424 Sapata Isolada concreto 7 4241 Execução 8 425 Sapata corrida concreto 8 426 Sapatas Corridas de alvenaria 9 4261 Execução 9 427 Radier 11 4271 Execução 11 43 Fundações indiretas ou profundas 12 431 Estacas 12 4311 Prémoldadas 12 43111 Estacas prémoldadas de concreto armado 13 43112 Execução 15 43113 Estacas metálicas 15 43114 Estacas de madeira 16 43115 Blocos de coroamento das estacas 16 4312 Moldadas inloco 17 43121 BROCAS 17 4313 Execução 17 43131 Estacas escavadas 18 43132 Estaca tipo Raiz 18 431321 Execução 18 43133 Estaca Strauss 19 43134 Estacas Franki 20 43135 Tubulões 21 Referencias 22 APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 2 Introdução Fundações são elementos estruturais destinados a transmitir ao terreno as cargas da estrutura Devem ter resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes O solo deve ter resistência e rigidez apropriada para não sofrer ruptura e não apresentar deformações exageradas ou diferenciais O sistema de fundações é formado pelo elemento estrutural do edifício que fica abaixo do solo podendo ser constituído por bloco estaca ou tubulão por exemplo e o maciço de solo envolvente sob a base e ao longo do fuste Sua função é suportar com segurança as cargas provenientes do edifício Convencionalmente o projetista estrutural repassa ao projetista de fundação as cargas que serão transmitidas aos elementos de fundação Confrontando essas informações com as características do solo onde será edificado o projetista de fundações calcula o deslocamento desses elementos e compara com os recalques admissíveis da estrutura ou seja primeiro elaborase o projeto estrutural e depois o projeto de fundação Quando o projeto estrutural é elaborado em separado do projeto de fundação considerase durante o dimensionamento das estruturas que a fundação terá um comportamento rígido indeslocável Na realidade tais apoios são deslocáveis e esse fator tem uma grande contribuição para uma redistribuição de esforços nos elementos da estrutura Essa redistribuição ou nova configuração de esforços nos elementos estruturais em especial nos pilares provoca uma transferência das cargas dos pilares mais carregados para os pilares menos carregados Geralmente os pilares centrais são os mais carregados que os da periferia Ao considerarmos a interação soloestrutura no dimensionamento da fundação os pilares que estão mais próximos do centro terão uma carga menor do que a calculada havendo uma redistribuição das tensões Dessa forma é possível estimar os efeitos da redistribuição dos esforços na estrutura do edifício bem como a intensidade e a forma dos recalques diferenciais Consequentemente teremos um projeto otimizado podendose obter uma economia que pode chegar a até 50 no custo de uma fundação Tornase clara a importância da união entre o projeto estrutural e o projeto de fundações em um único grande projeto uma vez que os dois estão totalmente interligados e mudanças em um provocam reações imediatas no outro NBR 6122 96 Esta Norma fixa o procedimento Projeto e execução de fundações e descreve os seguintes itens 1 Objetivo 2 Documentos complementares 3 Definições 4 Investigações geotécnicas geológicas e observações locais 5 Cargas e segurança nas fundações 6 Fundações superficiais 7 Fundações profundas 8 Escavações 9 Observações do comportamento e instrumentação de obras de fundação 1 Parâmetros para a escolha da fundação São diversas as variáveis a serem consideradas para a escolha do tipo de fundação Numa primeira etapa é preciso analisar os critérios técnicos que condicionam a escolha por um tipo ou outro de fundação Os principais itens a serem considerados são Topografia da área dados sobre taludes e encostas no terreno ou que possam atingir o terreno necessidade de efetuar cortes e aterros dados sobre erosões ocorrência de solos moles na superfície presença de obstáculos como aterros com lixo ou matacões Características do maciço de solo variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas existência de camadas resistentes ou adensáveis APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 3 compressibilidade e resistência do solo a posição do nível dágua Dados da estrutura a arquitetura o tipo e o uso da estrutura como por exemplo se consiste em um edifício torre ou ponte se há subsolo e ainda as cargas atuantes Realizado esse estudo descartamos as fundações que oferecem limitações de emprego para a obra em que se está realizando a análise Teremos ainda assim uma gama de soluções que poderão ser adotadas Alguns projetistas de fundação elaboram projetos com diversas soluções para que o construtor escolha o tipo mais adequado de acordo com o custo disponibilidade financeira e o prazo desejado Dessa forma numa segunda etapa consideramse os seguintes fatores Dados sobre as construções vizinhas o tipo de estrutura e das fundações vizinhas existência de subsolo possíveis consequências de escavações e vibrações provocadas pela nova obra danos já existentes Aspectos econômicos Além do custo direto para a execução do serviço devese considerar o prazo de execução Há situações em que uma solução mais custosa oferece um prazo de execução menor tornandose mais atrativa Podemos perceber que para realizar a escolha adequada do tipo de fundação é importante que a pessoa responsável pela contratação tenha o conhecimento dos tipos de fundação disponíveis no mercado e de suas características Somente com esse conhecimento é que será possível escolher a solução que atenda às características técnicas e ao mesmo tempo se adeque à realidade da obra O levantamento de danos existentes pode ser realizado por meio de uma vistoria judicial prévia Em regiões densamente ocupadas é importante verificar também o nível de ruído admissível no local 2 As cargas da edificação 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 da edificação deverá também ser considerada a ação do vento sobre a edificação A tabela 1 fornece o peso específico dos materiais mais utilizados nos elementos constituintes de uma construção Tabela 1 Peso específico de materiais mais utilizados APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 4 3 Tipos de fundações As fundações são classificadas em fundações diretas rasas e indiretasprofundas As fundações diretas ou rasas são aquelas em que a carga da estrutura é transmitida diretamente ao solo pela fundação São executadas em valas rasas com profundidade máxima de 30 metros e caracterizadas por blocos alicerces sapatas e radiers Quando a camada resistente à carga da edificação ou seja onde a base da fundação está implantada não excede a duas vezes a sua menor dimensão ou se encontre a menos de 3 m de profundidade As fundações indiretas ou profundas são aquelas que transferem a carga por efeito de atrito lateral do elemento com o solo e por meio de um fuste Estas estruturas de transmissão podem ser estacas ou tubulões são aquelas cujas bases estão implantadas a mais de duas vezes a sua menor dimensão e a mais de 3 m de profundidade O que caracteriza principalmente uma fundação rasa ou direta é o fato da distribuição de carga do pilar para o solo ocorrer pela base do elemento de fundação sendo que a carga aproximadamente pontual que ocorre no pilar é APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 5 transformada em carga distribuída num valor tal que o solo seja capaz de suportála Outra característica da fundação direta é a necessidade da abertura da cava de fundação para a construção do elemento de fundação no fundo da cava A fundação profunda a qual possui grande comprimento em relação a sua base apresenta pouca capacidade de suporte pela base porém grande capacidade de carga devido ao atrito lateral do corpo do elemento de fundação com o solo A fundação profunda normalmente dispensa abertura da cava de fundação constituindose por exemplo em um elemento cravado por meio de um bateestaca 4 Sondagens É sempre aconselhável a execução de sondagens no sentido de reconhecer o subsolo e escolher a fundação adequada fazendo com isso o barateamento das fundações As sondagens representam em média apenas 005 a 0005 do custo total da obra Os requisitos técnicos a serem preenchidos pela sondagem do subsolo são os seguintes Godoy 1971 Determinação dos tipos de solo que ocorrem no subsolo até a profundidade de interesse do projeto Determinação das condições de compacidade areias ou consistência argilas em que ocorrem os diversos tipos de solo Determinação da espessura das camadas constituintes do subsolo e avaliação da orientação dos planos superfícies que as separam Informação completa sobre a ocorrência de água no subsolo 41 Execução da sondagem A sondagem é realizada contando o número de golpes necessários à cravação de parte de um amostrador no solo realizada pela queda livre de um martelo de massa e altura de queda padronizada A resistência à penetração dinâmica no solo medida é denominada SPT Standart Penetration Test A execução de uma sondagem é um processo repetitivo que consiste em abertura do furo ensaio de penetração e amostragem a cada metro de solo sondado Desta forma em cada metro fazse inicialmente a abertura do furo com um comprimento de 55 cm utilizando um trado manual ou através de jato de água e o restante dos 45 cm é utilizado para a realização do ensaio de penetração APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 6 As fases de ensaio e de amostragem são realizadas simultaneamente utilizando um tripé um martelo de 65 kg uma haste e o amostrador Godoy 1971 Os pontos de sondagem devem ser criteriosamente distribuídos na área em estudo e devem ter profundidade que inclua todas as camadas do subsolo que possam influir significativamente no comportamento da fundação No caso de fundações para edifícios o número mínimo de pontos de sondagens a realizar é função da área a ser construída 42 Diretas eou Rasas As fundações diretas são empregadas onde as camadas do subsolo logo abaixo da estrutura são capazes de suportar as cargas São aquelas que são dimensionadas de forma a distribuírem o peso da construção no solo para que a pressão exercida sobre o solo seja compatível com a sua resistência do solo Descrevemos com mais detalhes as fundações diretas mais comuns para obras de pequeno porte 421 Viga de fundação baldrame A viga baldrame pode ser considerada a própria fundação No caso de terrenos firmes e cargas pequenas pode se utilizar este tipo de fundação rasa e bem econômica que nada mais é do que uma viga calculada como viga sobre base elástica e construída em uma cava com muito pouca profundidade destinada a suportar a carga de todas as paredes de uma construção transferindoa ao solo APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 7 A escolha correta do sistema de impermeabilização adotado para as vigas baldrames das edificações é fundamental para se evitar situações indesejáveis em sua fase de utilização Dentre elas podemos destacar as patologias comumente denominadas mofo de rodapé que na verdade são o efeito da umidade presente no solo através da ascensão capilar dos materiais se revelando nas superfícies das alvenarias causando desconforto visual danos a saúde e depreciação do patrimônio entre outras perdas A impermeabilização pode ser feita com o uso de diversos tipos de impermeabilizantes com bases betuminosas em mandas ou até mesmo com cimentos aditivados 422 Bloco O que caracteriza a fundação em blocos é o fato da distribuição de carga para o terreno ser aproximadamente pontual ou seja onde houver pilar existirá um bloco de fundação distribuindo a carga do pilar para o solo Os blocos podem ser construídos de pedra tijolos maciços concreto simples ou de concreto armado Quando um bloco é construído de concreto armado ele recebe o nome de sapata de fundação Assumem a forma de bloco escalonado ou pedestal ou de um tronco de cone Alturas relativamente grandes e resistem principalmente por compressão 423 Sapatas Sapatas isoladas ou corridas são elementos de apoio de concreto de menor altura que os blocos que resistem principalmente por flexão É uma fundação direta geralmente de concreto armado com a forma aproximada de uma placa sobre a qual se apoiam colunas pilares ou mesmo paredes Ela pode ser corrida ou isolada São fundações semiflexíveis trabalham a flexão portanto devem ser dimensionadas estruturalmente alturas inclinações armaduras necessárias Ao contrário dos blocos as sapatas não trabalham apenas à compressão simples mas também à flexão devendo neste caso serem executadas incluindo material resistente à tração BRITO 1987 424 Sapata Isolada concreto Sapata Isolada é quando a mesma não tem associação com nenhuma outra sapata e é dimensionada em função dos esforços de um só pilar Usadas em terrenos que apresentam uma boa taxa de trabalho e quando a carga a ser distribuída é relativamente pequena Em geral são feitas em forma de tronco de pirâmide e amarradas umas às outras através de cintas ou vigas baldrame APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 8 Embaixo de toda sapata deverá sempre ser colocada uma camada de concreto magro farofa É um concreto bem seco sem função estrutural que tem a finalidade de isolar o fundo da sapata para que o solo não absorva a água do concreto da fundação 4241 Execução Para construção de uma sapata isolada são executadas as seguintes etapas 1 fôrma para o rodapé com folga de 5 cm para execução do concreto magro 2 posicionamento das fôrmas de acordo com a marcação executada no gabarito de locação 3 preparo da superfície de apoio 4 colocação da armadura 5 posicionamento do pilar em relação à caixa com as armações 6 colocação das guias de arame para acompanhamento da declividade das superfícies do concreto 7 concretagem a base poderá ser vibrada normalmente porém para o concreto inclinado deverá ser feita uma vibração manual isto é sem o uso do vibrador 1a etapa 3 compreende a limpeza do fundo da vala de materiais soltos lama o apiloamento com soquete ou sapo mecânico e a execução do concreto magro que é um lastro de concreto com pouco cimento com função de regularizar a superfície de apoio e não permitir a saída da água do concreto da sapata além de isolar a armadura do solo 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 425 Sapata corrida concreto Executadas em terreno de grande resistência para pequenas construções abaixo e ao longo das paredes com função estrutural Tornamse econômicas quanto às fôrmas são contínuas ou até desnecessárias concretandose diretamente nas cavas Se o terreno for inclinado as sapatas não poderão seguir a inclinação do terreno deverão ser escalonadas em degraus em nível para que as cargas sejam transmitidas sempre para o plano horizontal São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes as quais lhes transmitem a carga por metro linear BRITO1987 APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 9 ATENÇÃO 1 Para as medidas use latas de 18 litros Evite latas amassadas 2 Mantenha o concreto molhado durante uma semana após a concretagemDepois do terceiro dia já é possível executar outros serviços sobre esse concreto 426 Sapatas Corridas de alvenaria São utilizadas em obras de pequena área e carga edícula sem laje barraco de obras abrigo de gás água etc É importante conhecer esse tipo de alicerce pois foram muito utilizados nas construções antigas e se faz necessário esse conhecimento no momento das reformas e reforços dos mesmos 4261 Execução a Abertura de vala Profundidade nunca inferiores a 40cm Largura das valas parede de 1 tijolo 45cm parede de 12 tijolo 40cm Em terrenos inclinados o fundo da vala é formado por degraus Sempre em nível mantendose o valor h em no mínimo 40 cm e h1 no máximo 50cm b Apiloamento Se faz manualmente com soquete maço de 10 à 20kg com o objetivo unicamente de conseguir a uniformização do fundo da vala e não aumentar a resistência do solo c Lastro de concreto APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 10 Sobre o fundo das valas devemos aplicar uma camada de concreto magro de traço 136 ou 148 cimento areia grossa e pedra 2 e 3 e espessura mínima de 5cm com a finalidade de Diminuir a pressão de contato visto ser a sua largura maior do que a do alicerce Uniformizar e limpar o piso sobre o qual será levantado o alicerce de alvenaria d Alicerce de alvenaria Assentamento dos tijolos Ficam semiembutidos no terreno Tem espessuras maiores do que a das paredes sendo paredes de 1 tijolo feitos com tijolo e meio paredes de 12 tijolo feitos com um tijolo Seu respaldo deve estar acima do nível do terreno a fim de evitar o contato das paredes com o solo O tijolo utilizado é o maciço queimado ou requeimado Assentamento dos tijolos é feito em nível Argamassa de assentamento é de cimento e areia traço 14 e Cinta de amarração É sempre aconselhável a colocação de uma cinta de amarração no respaldo dos alicerces Normalmente a sua ferragem consiste de barras corridas no caso de pretender a sua atuação como viga deverá ser calculada a ferragem e os estribos Sobre a cinta será efetuada a impermeabilização Para economizar formas utilizase tijolos em espelho assentados com argamassa de cimento e areia traço 13 A função das cintas de amarração é amarrar todo o alicerce e distribuir melhor as cargas não podendo contudo serem utilizadas como vigas f Reaterro das valas Após a execução da impermeabilização das fundações podemos reaterrar as valas O reaterro deve ser feito em camadas de no máximo 20 cm bem compactadas g Tipos de alicerces para construção simples Sem cinta de amarração Parede de um tijolo Parede de meio tijolo Obs Para manter os ferros corridos da cinta de amarração na posição devem ser usados estribos espaçados de mais ou menos 10m A função desses estribos é somente posicionar as armaduras APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 11 427 Radier Quando todas as paredes ou todos os pilares de uma edificação transmitem as cargas ao solo através de uma única sapata temse o que se denomina uma fundação em radier Os radiers são elementos contínuos que podem ser executados em concreto armado protendido ou em concreto reforçado com fibras de aço Tratase de uma laje que recebe cargas de todos os pilares Por consumir um volume de concreto relativamente alto é mais viável em obras com grande concentração de cargas Deve resistir aos esforços diferenciados de cada pilar além de suportar eventuais pressões do lençol freático O consumo de concreto pode ser diminuído com o emprego de protensão 4271 Execução Em geral devemse considerar os seguintes cuidados na execução de fundações diretas ou rasas Executar o escoramento adequado na escavação das valas com profundidades maiores que 15 m quando o solo for instável Consolidar o fundo da vala com a regularização e compactação do material apiloamento Executar o lastro de concreto magro 5 a 10 cm de espessura para melhor distribuir as cargas quando se tratar de alicerces de alvenaria de tijolos ou pedras ou proteger o concreto estrutural quando se tratar de sapatas Determinar um sistema de drenagem para viabilizar a execução quando houver necessidade Construir uma cinta de amarração a fim de absorver esforços não previstos recalques diferenciais distribuir o carregamento e combater os esforços horizontais Determinar um processo de impermeabilização da fundação acima do soco para não permitir a percolação capilar Controlar a locação do centro dos blocos e das linhas das paredes e a cota do fundo da vala APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 12 43 Fundações indiretas ou profundas São caracterizadas pelo comprimento preponderante em relação à seção transversal São fundações cuja resistência é composta de duas parcelas A primeira é baseada na superfície de sua extremidade inferior que distribui o peso atuante sobre ela no solo ponta A segunda parcela é gerada pela força de atrito entre a sua superfície lateral da estaca e o soloPodem ser cravadas ou escavadas no solo 431 Estacas São peças alongadas cilíndricas ou prismáticas cravadas ou confeccionadas no solo essencialmente para Transmissão de carga a camadas profundas Contenção de empuxos laterais estacas pranchas Compactação de terrenos Podem ser Prémoldadas Moldadas in loco As estacas recebem esforços axiais de compressão Esses esforços são resistidos pela reação exercida pelo terreno sobre sua ponta e pelo atrito entre as paredes laterais da estaca e o terreno Nas estacas prancha além dos esforços axiais temos o empuxo lateral esforços horizontais No geral as estacas tanto prémoldadas como moldadas em loco podem ser divididas em estacas de atrito ou estacas de suporte São classificadas como de atrito todas aquelas que não chegam a penetrar ou mesmo encostar em uma camada mais dura do solo apoiandose apenas atrito que o solo tem com elas Já as estacas de suporte encostam ou penetram em uma camada mais resistente do solo transferindo para esta grande parte da carga que recebe 4311 Prémoldadas São fundações indiretas ou seja são elementos que transmitem as cargas que recebem do edifício para as camadas mais profundas do solo APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 13 São constituídas de peças estruturais do tipo barra que através de um sistema de percussão são cravados no solo até que haja a nega da peça ou seja que esta não apresente mais penetração no solo ou que apresente penetração irrelevante Esses elementos podem ser constituídos de madeira aço ou mesmo concreto sendo que este último é geralmente o mais empregado Estacas de concreto o Amado e Protendido Estacas de madeira Estacas metálicas o Vigas Trilhos Perfis Estacas mistas Caracterizamse por serem cravadas no terreno podendose utilizar os seguintes métodos percussão é o método de cravação mais empregado o qual utilizase pilões de queda livre ou automáticos Um dos principais inconvenientes desse sistema é o barulho produzido prensagem empregada onde há a necessidade de evitar barulhos e vibrações utiliza macacos hidráulicos que reagem contra uma plataforma com sobrecarga ou contra a própria estrutura vibração sistema que emprega um martelo dotado de garras para fixar a estaca com massas excêntricas que giram com alta rotação produzindo uma vibração de alta frequência à estaca Pode ser empregada tanto para cravação como para remoção de estacas tendo o inconveniente de transmitir vibrações para os arredores Podem ser fabricadas com diversos materiais sendo as estacas de concreto e metálicas as mais usuais 43111 Estacas prémoldadas de concreto armado As estacas de concreto são comercializadas com diferentes formatos geométricos A capacidade de carga é bastante abrangente podendo ser simplesmente armadas protendidas produzidas por vibração ou centrifugação São largamente usadas em todo o mundo possuindo como vantagens em relação as concretadas no local um maior controle de qualidade tanto na concretagem que é de fácil fiscalização quanto na cravação além de poderem atravessar correntes de águas subterrâneas o que com as estacas moldadas no local exigiriam cuidados especiais Podem ser confeccionadas com concreto armado ou protendido adensado por centrifugação ou por vibração este de uso mais comum Tanto nas estacas vibradas quanto nas centrifugadas a cura do concreto é feita a vapor de modo a permitir a desforma e o transporte da mesma no menor tempo possível Tendo em vista que a cura a vapor só acelera o ganho de resistência nas primeiras horas mas não diminui o tempo totl necessário para que o concreto atinja a resistência final as estacas devem permanecer no estoque pelo menos até que o concreto atinja a resistência de projeto A seção transversal dessas estacas é geralmente quadrada hexagonal octogonal ou circular podendo ser vazadas ou não A carga máxima estrutural das estacas prémoldadas é em geral indicada nos catálogos técnicos das empresas fabricantes no entanto a carga admissível só poderá ser fixada após a análise do perfil geotécnico do terreno e sua cravabilidade Para não onerar o custo de transporte das estacas desde a fabrica até a obra o seu comprimento é limitado a 12m Por isso quando se precisar de estacas com mais de 12m as peças devem ser emendadas Essas emendas podem ser constituídas por anéis metálicos ou por luvas de encaixe tipo macho e fêmea quando as estacas não APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 14 estivem sujeitas a esforços de tração tanto na cravação quanto na utilizaçã ou em caso contrário emenda do tipo soldável como indicada na figura 13 onde a altura h e a espessura e da chapa são função do diâmetro da armadura longitudinal e do diâmetro da estaca a Emendas por anel metálico e b emendas por luvas c Emenda tipo soldável em estaca prémoldada Aplicação cravação por percussão Mais utilizado em obras industriais fora das cidades Utilizamse pilões de queda livre ou martelos mecânicos a diesel ou a vapor Pilão deverá ser suspenso por cabo simples Capacete no topo da estaca para amortecer os golpes Existem vários processos para cravação das estacas prémoldadas no entanto qualquer que seja o processo utilizado em geral de modo a facilitar a passagem da estaca pelas diversas camadas do terreno no final a estaca será sempre cravada por percussão Para tanto utilizase um tipo de guindaste especial chamado de bateestaca que pode ser dotado de martelo também chamado de pilão de queda livre ou automático também denominado martelo diesel Para amortecer os golpes do pilão e uniformizar as tensões por ele aplicadas à estaca instalase no topo desta um capacete dotado de cepo e coxim Nega e repique Nega média de comprimento cravado nos últimos 10 golpes do bate estacas Objetivo uniformidade de comportamento das estacas como um todo APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 15 Cuidado com a altura de queda do martelo Ideal 15 a 20 m Abaixo Falsa nega Acima Quebra de estaca 43112 Execução Controle de execução Locação das estacas Profundidade de cravação Ocorrência de fissuras Verticalidade Nega Altura de queda do pilão Execução da emenda Cota de arrasamento da cabeça da estaca para chegar à cota de arrasamento cortase a sobra da estaca Proteção da cabeça da estaca 43113 Estacas metálicas As estacas metálicas são constituídas principalmente por peças de aço laminado ou soldado tais como perfis de seção I e H como também por trilhos geralmente reaproveitados após sua remoção de linhas férreas quando perdem sua utilização A principal vantagem das estacas de aço está no fato de se prestarem à cravação em quase todos os tipos de terreno permitindo fácil cravação e uma grande capacidade de carga Sua cravação é facilitada porque ao contrário dos outros tipos de estacas em lugar de fazer compressão lateral do terreno se limita a cortar as diversas camadas do terreno Hoje em dia já não existe preocupação com o problema de corrosão das estacas metálicas quando permanecem inteiramente enterradas em solo natural porque a quantidade de oxigênio que existe nos solos naturais é tão pequena que a reação química tão logo começa já acaba completamente com esse componente responsável pela corrosão Entretanto de modo a garantir a segurança a NBR 6122 exige que nas estacas metálicas enterradas seja descontada a espessura de 15 mm de toda sua superfície em contato com o solo resultando uma área útil menor que a área real do perfil A carga máxima atuante sobre a estaca é obtida multiplicandose a área útil pela tensão admissível do aço fc fyk2 onde fyk é tensão característica à ruptura do aço da estaca APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 16 Vantagens Podem ser cravadas em quase todos tipos de terrenos Possuem facilidade de corte e emenda Podem atingir grande capacidade de carga Trabalham bem a flexão Se utilizadas em serviços provisórios podem ser reaproveitadas várias veze Desvantagem Custo maior em relação às estacas prémoldadas de concreto Strauss e Franki 43114 Estacas de madeira As estacas de madeira são empregadas nas edificações desde a antigüidade Atualmente diante das dificuldades de se obter madeiras de boa qualidade sua utilização é bem mais reduzida As estacas de madeira nada mais são do que troncos de árvores bem retos e regulares cravados normalmente por percussão isto é golpeandose o topo da estaca com pilões geralmente de queda livre No Brasil a madeira mais empregada é o eucalipto principalmente como fundação de obras provisórias Para obras definitivas temse usado as denominadas madeiras de lei como por exemplo a peroba a aroeira a maçaranduba e o ipê A duração da madeira é praticamente ilimitada quando mantida permanentemente submersa No entanto se stiverem sujeitas à variação do nível dágua apodrecem rapidamente pela ação de fungos aeróbicos o que deve ser evitado aplicando se substâncias protetoras como sais tóxicos à base de zinco cobre ou mercúrio ou ainda pela aplicação do creosoto Neste tipo de tratamento recomendase o consumo de aproximadamente 15 kg de creosoto por m3 de madeira tratada quando as estacas forem cravadas em terra Durante a cravação a cabeça da estaca deve ser munida de um anel de aço de modo a evitar o seu rompimento sob os golpes do pilão Também é recomendado o emprego de uma ponteira metálica para facilitar a penetração da estaca e proteger a madeira Do ponto de vista estrutural a carga admissível das estacas de madeira depende do diâmetro e do tipo de madeira empregado na estaca 43115 Blocos de coroamento das estacas Os blocos de coroamento das estacas são elementos maciços de concreto armado que solidarizam as cabeças de uma ou um grupo de estacas distribuindo para ela as cargas dos pilares e dos baldrames As estacas devem ser preparadas previamente através de limpeza e remoção do concreto de má qualidade que normalmente 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 excentricidade e outras solicitações Caputo HP 1973 APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 17 Configuração em planta dos blocos sobre estacas Vantagens e Desvantagens das estacas prémoldadas Vantagens Desvantagens Podem ser cravadas com uma nega predeterminada O inchamento e a alteração do solo circundante Estáveis em solos compressíveis Não se pode modificar o comprimento com rapidez A estaca pode ser inspecionada antes da cravação Pode sofrer danos durante a cravação Pode ser recravada se for afetada por inchamento do solo Barulho e vibração O procedimento de construção da estaca não é afetado pelo lençol freático A armadura pode ser danificada no levantamento e transporte Pode ser cravada com grandes comprimentos Não pode ser cravada com diâmetro muito grande ou em locais onde haja limitação de altura para equipamento Segurança que oferece na passagem através de camadas muito moles onde a qualidade da concretagem in loco tornase as vezes restrita Normalmente solução mais cara com os perfis trilhos atingindo maiores profundidades Resistência elevada a compressão e flexãometálica 4312 Moldadas inloco 43121 BROCAS As brocas são um material de fácil manuseio geralmente utilizadas em fundações onde podem ser conectadas ao trado ferramenta manual ou mecanicamente através de sistema hidráulico interligado as conexões de um caminhão com sistema de guindaste com a finalidade de moldar as estacas escavadas 4313 Execução A execução das brocas é extremamente simples e compreende apenas três fases abertura da vala dos alicerces perfuração de um furo no terreno compactação do fundo do furo lançamento do concreto Ao contrário de outros tipos de estacas que veremos adiante as brocas só serão iniciadas depois de todas as valas abertas pois o trabalho é exclusivamente manual não utilizando nenhum equipamento mecânico Iniciase a abertura dos furos com uma cavadeira americana e o restante é executado com trado que tem o seu comprimento acrescido através de barras de cano galvanizado geralmente com 15m cada peça até atingir a profundidade desejada APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 18 43131 Estacas escavadas As estacas escavadas caracterizamse também por serem moldadas no local após a escavação do solo que é efetuada mecanicamente com trado helicoidal São executadas através de torres metálicas apoiadas em chassis metálicos ou acoplados em caminhões Figura 322 Em ambos os casos são empregados guinchos conjunto de tração e haste de perfuração podendo esta ser helicoidal em toda a sua extensão ou trados acoplados em sua extremidade Seu emprego é restrito a perfuração acima do nível dágua Falconi et al 1998 43132 Estaca tipo Raiz O emprego deste tipo de estaca é indicado em todo tipo de fundação e em especial para fundações de equipamentos industriais reforços de fundações locais com restrição de pé direito ou dificuldade de acesso para equipamentos de grande porte situações nas quais a execução possa provocar vibrações em casos onde é preciso atravessar matacões ou blocos de concreto ou ainda quando existe necessidade de engaste da estaca no topo rochoso 431321 Execução 1 Liberação formal das estacas a serem executadas no tocante à sua locação e cotas de acordo com o desenvolvimento dos trabalhos 2 Posicionar a perfuratriz 3 Verificar a verticalidade eou ângulo de inclinação de acordo com a característica da estaca 4 Centrar o tubo de revestimento no piquete de locação da estaca APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 19 Perfuração Realizar a perfuração do solo por meio da perfuratriz rotativa ou rotopercussiva com a descida de tubo de revestimento caso o tubo de revestimento encontre dificuldade para seu avanço em razão da ocorrência de solos muito duros ou ainda plásticos devem ser empregadas brocas de três asas tipo tricone para execução de préfuro ou ainda para limpeza no interior Descer o tubo com auxílio de circulação de água ou ar comprimido injetada no seu interior até a profundidade prevista no projeto Medir a profundidade da perfuração utilizandose a composição de tubos de injeção introduzindoa no interior do tubo de revestimento até a cota de fundo da perfuração Quando a perfuração atingir matacão rocha eou concreto deverá ser usada sapata ou coroa diamantada acoplada ao barrilete amostrador interno à composição de tubos de revestimento de maneira a retirarse o testemunho da rocha procedimento igual ao da sondagem rotativa Alternativamente podem ser utilizados martelos pneumáticos ou hidráulicos sendo que todos os martelos perfuram por sistema rotopercussivo e trabalham interiormente ao tubo e revestimento Sempre a perfuração deve prosseguir até a cota de fundo prevista em projeto Armação Montar a armadura da estaca em forma de gaiola com os estribos helicoidais prevendose a armadura longitudinal com aço CA50 podendo os estribos ser em aço CA25 ou tubo metálico Schedulle obedecendose ao projeto Definir o diâmetro externo do estribo de forma a garantir um cobrimento mínimo de 20 mm entre a face interna do revestimento e o próprio estribo Executar a limpeza interna do tubo de revestimento utilizandose para tal a composição de lavagem descendo até a cota inferior da estaca Descer a armadura à profundidade alcançada durante a perfuração até apoiarse no fundo do furo Injeção Lançar a argamassa de cimento e areia por meio da bomba injetora através da composição de injeção posicionando o tubo de injeção de argamassa no fundo do furo Proceder à injeção de baixo para cima até a expulsão de toda água de circulação contida no interior do tubo de revestimento Iniciar a extração do revestimento por ação coaxial ao eixo da estaca complementandose o volume da argamassa por gravidade sempre que houver abatimento da mesma no interior do tubo 43133 Estaca Strauss As estacas tipo Strauss foram projetadas inicialmente como alternativa às estacas prémoldadas cravadas por percussão devido ao desconforto causado pelo processo de cravação quer quanto à vibração ou quanto ao ruído O processo é bastante simples consistindo na retirada de terra com sonda ou piteira e simultaneamente introduzir tubos metálicos rosqueáveis entre si até atingir a profundidade desejada e posterior concretagem com apiloamento e retirada da tubulação Por utilizar equipamento leve e econômico a estaca tipo Strauss possui as seguintes vantagens APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 20 ausência de vibrações e trepidações em prédios vizinhos possibilidade de execução da estaca com o comprimento projetado possibilidade de verificar durante a perfuração a presença de corpos estranhos no solo matacões etc permitindo a mudança de locação antes da concretagem possibilidade da constatação das diversas camadas e natureza do solo pois a retirada de amostras permite comparação com a sondagem à percussão possibilidade de montar o equipamento em terrenos de pequenas dimensões autonomia importante em regiões ou locais distantes Como principais desvantagens das estacas tipo Strauss podemos citar quando a pressão da água for tal que impeça o esgotamento da água no furo com a sonda a adoção desse tipo de estaca não é recomendável em argilas muito moles saturadas e em areias submersas o risco de seccionamento do fuste pela entrada de solo é muito grande e nesses casos esta solução não é indicada é indispensável um controle rigoroso da concretagem da estaca de modo a não ocorrer falhas pois a maior ocorrência de acidentes com estas estacas devemse a deficiências de concretagem durante a retirada do tubo As estacas tipo Strauss podem ser armadas ou não No caso das estacas não armadas o concreto utilizado deve ter um consumo mínimo de 300 kgfm3 consistência plástica abatimento mínimo de 8 cm e fcck de 15 MPa Já o concreto das estacas armadas deve ter um abatimento mínimo de 12 cm e fcck de 15 MPa Não deverá ser utilizada a pedra 2 mesmo se necessário executivamente A tabela 7 apresenta as cargas admissíveis para estacas tipo Strauss não armada de acordo com a NBR 6122 em função do diâmetro externo do tubo de revestimento A carga de trabalho será fixada após análise do perfil geotécnico do terreno 43134 Estacas Franki Colocase o tubo de aço molde tendo no seu interior junto à ponta um tampão de concreto de relação águacimento muito baixa esse tampão é socado por meio de um soquete pilão de até 4t ele vai abrindo caminho no terreno devido ao forte atrito entre o concreto seco e o tubo e o mesmo é arrastado para dentro do solo Alcançada a profundidade desejada o molde é preso à torre colocase mais concreto no interior do molde e com o pilão provocasse a expulsão do tampão até a formação de um bulbo do concreto Após essa operação descesse a armadura e concretase a estaca em pequenos trechos sendo os mesmos fortemente apiloados ao mesmo tempo em que se retira o tubo de molde APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 21 43135 Tubulões Os tubulões são elementos estruturais de fundação profunda geralmente dotados de uma base alargada construídos concretandose um poço revestido ou não aberto no terreno com um tubo de aço de diâmetro mínimo de 70cm de modo a permitir a entrada e o trabalho de um homem pelo menos na sua etapa final para completar a geometria da escavação e fazer a limpeza do solo Dividese em dois tipos básicos os tubulões a céu aberto normalmente sem revestimento e não armados no caso de existir somente carga vertical e os a ar comprimido ou pneumático Os tubulões a ar comprimido são sempre revestidos podendo esse revestimento ser constituído de uma camisa de concreto armado ou por uma camisa metálica Neste caso a camisa metálica pode ser recuperada ou não São utilizados em solos onde haja a presença de água e que não seja possível esgotála O fuste do tubulão é sempre cilíndrico enquanto a base poderá ser circular ou em forma de falsa elipse Devese evitar trabalho simultâneo em bases alargadas de tubulões cuja distância entre centros seja inferior a duas vezes o diâmetro ou dimensão da maior base especialmente quando se tratar de tubulões a ar comprimido Quando comparados a outros tipos de fundações os tubulões apresentam as seguintes vantagens os custos de mobilização e de desmobilização são menores que os de bateestacas e outro equipamentos as vibrações e ruídos provenientes do processo construtivo são de muito baixa intensidade podese observar e classificar o solo retirado durante a escavação e comparálo às condições do subsolo previstas no projeto o diâmetro e o comprimento do tubulão pode ser modificado durante a escavação para compensar condições do subsolo diferentes das previstas as escavações podem atravessar solos com pedras e matacões sendo possível penetrar em vários tipos de rocha APO FUNDAÇÕES TÉCNICAS CONSTRUTIVAS EDIFICAÇÕES PROFA CAROLINA BARROS 22 é possível apoiar cada pilar em um único fuste em lugar de diversas estacas eliminando a necessidade de bloco de coroamento Em tubulões ar comprimido figura 17 seja de camisa de aço ou de camisa de concreto a pressão máxima de ar comprimido empregada é de 34 atm 340 kPa razão pela qual esses tubulões têm sua profundidade limitada a 34m abaixo do nível do mar Em qualquer etapa da execução devese observar que o equipamento deve permitir que se atenda rigorosamente os tempos de compressão e descompressão previstos pela boa técnica e pela legislação em vigor só se admitindo trabalhos sob pressões superiores a 150 kPa quando as seguintes providências forem tomadas estar à disposição da obra equipe permanente de socorro médico estar disponível na obra câmara de descompressão equipada existir na obra compressores e reservatórios de ar comprimido de reserva que seja garantida a renovação do ar sendo o ar injetado em condições satisfatórias para o trabalho humano De acordo com a NBR 612296 devese evitar alturas H superiores a 2m Devese evitar trabalho simultâneo em bases alargadas de tubulões cuja distância seja inferior o diâmetro da maior base Quando é necessário executar abaixo doNA utilizase o recurso do ar comprimido Referencias Apostila de fundações da disciplina Tecnologia da construção de edifícios 1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo ASSED José Alexandre e ASSED Paulo Cézar Construção civil metodologia construtiva Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos Editora l988 BARROS M M S B MELHADO SB Produção de estruturas de concreto armado de edifícios São Paulo EPUSP 1993 BAUER L A Falcão Materiais de Construção Editora LTC Rio de Janeiro 1994 BRITO José Luis Wey de Fundações do edifício São Paulo EPUSP 1987 HACHICH W et al Fundações Teoria e Prática Editora Pini 2 ed1998 JOPPERT Jr I Fundações e Contenções de Edifícios Editora Pini1 ed 2007 Material de aula da disciplina de Tecnologia da construção de edifícios 1 Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PIANCA J Batista Manual do Construtor 3a edição 5 volumes Editora Globo Porto Alegre 1968 Revistas Técnicas Arquitetura e Construção Finestra e Téchne Editora Pini RICARDO Otávio Gaspar de Sousa Teoria das Estruturas São Paulo YAZIGI Walid A técnica de Edificar Editora Pini São Paulo 2004