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ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE DE SO PAULO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUO CIVIL
PCC-2435: Tecnologia da Construo de Edifcios I
Fundaes
Prof. Dr. Silvio Burrattino MelhadoProf. Ubiraci Espinelli Lemes de SouzaProfa. Mercia M. S. Bottura de Barros
Prof. Dr. Luiz Sergio FrancoEng. Maurcio Kenji Hino
Eng. Eduardo Henrique Pinheiro de GodiEng. Gregory Kwan Hoo
Eng. Jlio Yukio Shimizu
MARO / 2002
SUMRIO
1. INTRODUO ................................................................................................................................1
2. INVESTIGAO DO SUBSOLO...................................................................................................1
3. TIPOS DE FUNDAES ................................................................................................................2
3.1 BLOCOS E ALICERCES ........................................................................................................................3
3.2 SAPATAS ...........................................................................................................................................5
3.2.1 Sapatas isoladas .......................................................................................................................5
3.2.2 Sapatas corridas .......................................................................................................................6
3.2.3 Sapatas associadas ...................................................................................................................8
3.2.4 Sapatas alavancadas.................................................................................................................9
3.3 RADIERS ......................................................................................................................................... 10
3.4 TUBULES....................................................................................................................................... 11
3.4.1 Tubules a cu aberto............................................................................................................. 11
3.4.2 Tubules com ar comprimido.................................................................................................. 12
3.5 ESTACAS DE MADEIRA..................................................................................................................... 14
3.6 ESTACAS METLICAS ...................................................................................................................... 15
3.7 ESTACAS PR-MOLDADAS DE CONCRETO ......................................................................................... 15
3.7.1 Estacas Mega ......................................................................................................................... 18
3.8 BROCAS .......................................................................................................................................... 19
3.9 ESTACAS STRAUSS........................................................................................................................... 19
3.10 ESTACAS FRANKI........................................................................................................................... 21
3.11 ESTACAS RAIZ............................................................................................................................... 23
3.12 ESTACAS ESCAVADAS E BARRETES ................................................................................................. 25
4. ARRASAMENTO DE ESTACA.................................................................................................... 29
BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................ 31
11. INTRODUO
Fundaes so os elementos estruturais com funo de transmitir as cargas da estrutura
ao terreno onde ela se apoia (AZEREDO, 1988). Assim, as fundaes devem ter
resistncia adequada para suportar s tenses causadas pelos esforos solicitantes. Alm
disso, o solo necessita de resistncia e rigidez apropriadas para no sofrer ruptura e no
apresentar deformaes exageradas ou diferenciais.
Para se escolher a fundao mais adequada, deve-se conhecer os esforos atuantes sobre
a edificao, as caractersticas do solo e dos elementos estruturais que formam as
fundaes. Assim, analisa-se a possibilidade de utilizar os vrios tipos de fundao, em
ordem crescente de complexidade e custos (WOLLE, 1993). Fundaes bem projetadas
correspondem de 3% a 10% do custo total do edifcio; porm, se forem mal concebidas e
mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundao mais apropriada para o
caso (BRITO, 1987).
2. INVESTIGAO DO SUBSOLO
Na grande maioria dos casos, a avaliao e o estudo das caractersticas do subsolo do
terreno sobre o qual ser executada a edificao se resume em sondagens de simples
reconhecimento (sondagem percusso), mas dependendo do porte da obra ou se as
informaes obtidas no forem satisfatrias, outros tipos de pesquisas sero executados
(por exemplo, poos exploratrios, ensaio de penetrao contnua, ensaio de palheta).
Caractersticas como: nmero de pontos de sondagem, seu posicionamento no terreno
(levando-se em conta a posio relativa do edifcio) e a profundidade a ser atingida so
determinadas por profissional capacitado, baseado em normas brasileiras e na sua
experincia (BRITO,1987).
Tendo-se executado as sondagens corretamente, as informaes so condensadas e
apresentadas em um relatrio escrito e outro grfico, que dever conter as seguintes
informaes referentes ao subsolo estudado:
locao dos furos de sondagem;
determinao dos tipos de solo at a profundidade de interesse do projeto;
2 determinao das condies de compacidade, consistncia e capacidade de carga de
cada tipo de solo;
determinao da espessura das camadas e avaliao da orientao dos planos que as
separam;
informao do nvel do lenol fretico.
Estes dados obtidos atravs de sondagem retratam as caractersticas e propriedades do
subsolo e, depois de avaliados e minuciosamente estudados, servem de base tcnica para
a escolha do tipo de fundao da edificao que melhor se adapte ao terreno.
3. TIPOS DE FUNDAES
As fundaes se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de
transferncia de cargas da estrutura para o solo onde ela se apia.
Fundaes diretas so aquelas que transferem as cargas para camadas de solo capazes de
suport-las (FABIANI, s.d.), sem deformar-se exageradamente. Esta transmisso feita
atravs da base do elemento estrutural da fundao, considerando apenas o apoio da
pea sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferncia
das cargas (BRITO, 1987). As fundaes diretas podem ser subdivididas em rasas e
profundas.
A fundao rasa se caracteriza quando a camada de suporte est prxima superfcie do
solo (profundidade at 2,5 m) (FABIANI, s.d.), ou quando a cota de apoio inferior
largura do elemento da fundao (BRITO, 1987). Por outro lado, a fundao
considerada profunda se suas dimenses ultrapassam todos os limites acima
mencionados.
Fundaes indiretas so aquelas que transferem as cargas por efeito de atrito lateral do
elemento com o solo e por efeito de ponta (FABIANI, s.d.). As fundaes indiretas so
todas profundas, devido s dimenses das peas estruturais (BRITO, 1987).
A Tabela 3.1 apresenta uma classificao com os vrios tipos de fundao.
3Fundaes diretas rasas blocos e alicercessapatas corrida
isoladaassociadaalavancada
radiersFundaes diretas profundas tubules cu aberto
ar comprimidoFundaes indiretas brocas
estacas de madeiraestacas de aoestacas de concreto pr-moldadasestacas de concreto moldadas in loco Strauss
FrankiRaizBarrete/Estaco
Tabela 3.1: Tipos de fundao
3.1 Blocos e Alicerces
Este tipo de fundao utilizado quando h atuao de pequenas cargas, como por
exemplo um sobrado.Os blocos so elementos estruturais de grande rigidez, ligados por
vigas denominadas baldrames, que suportam predominantemente esforos de
compresso simples provenientes das cargas dos
pilares. Os eventuais esforos de trao so
absorvidos pelo prprio material do bloco. Podem
ser de concreto simples (no armado), alvenarias de
tijolos comuns (Figura 3.1) ou mesmo de pedra de
mo (argamassada ou no). Geralmente, usa-se
blocos quando a profundidade da camada resistente
do solo est entre 0,5 e 1,0 m de profundidade
(BRITO,1987).
.Os alicerces, tambm denominados de blocos
corridos, so utilizados na construo de pequenas
residncias e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes, podendo ser de
concreto, alvenaria ou de pedra (Figura 3.2).
Figura 3.1: Bloco em alvenaria de
tijolos
4Figura 3.2: Tipos de alicerce
O processo de execuo de um alicerce consiste em:
1. executar a abertura da vala;
2. promover a compactao da camada do solo resistente, apiloando o fundo;
3. colocao de um lastro de concreto magro (90 kgf/cm2) de 5 a 10 cm de espessura;
4. execuo do embasamento, que pode ser de concreto, alvenaria ou pedra;
5. construir uma cinta de amarrao que tem a finalidade de absorver esforos no
previstos, suportar pequenos recalques, distribuir o carregamento e combater esforos
horizontais;
6. fazer a impermeabilizao para evitar a percolao capilar, utilizando uma argamassa
impermevel (com aditivo) ou ainda, uma chapa de cobre, de alumnio ou ardsia.
Deve-se, ainda, observar com cuidado:
se h ocorrncia de formigueiros e razes de rvore no momento da escavao da vala;
compatibilizao da carga da parede x largura do alicerce, observando: eventual
distino da largura dos alicerces para as diferentes paredes, e o uso adicional de
brocas em pontos isolados, como reforo de fundao;
se o terreno est em declive, deve-se fazer o alicerce em escada (Figura 3.3).
5.
Figura 3.3: Execuo do alicerce em declive
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro dos blocos e das linhas das paredes;
cota do fundo da vala;
limpeza da vala.
3.2 Sapatas
Ao contrrio dos blocos, as sapatas no trabalham apenas compresso simples, mas
tambm flexo, devendo neste caso serem executadas incluindo material resistente
trao (BRITO, 1987).
3.2.1 Sapatas isoladas
So aquelas que transmitem para o solo, atravs
de sua base, a carga de uma coluna (pilar) ou
um conjunto de colunas (BRITO, 1987). A
Figura 3.4 apresenta alguns tipos de sapatas
isoladas.
Para construo de uma sapata isolada, so
executadas as seguintes etapas:
1. frma para o rodap, com folga de 5 cm para
execuo do concreto magro;
2. posicionamento das frmas, de acordo com a marcao executada no gabarito de
locao;
3. preparo da superfcie de apoio;
Figura 3.4: Sapatas isoladas
64. colocao da armadura;
5. posicionamento do pilar em relao caixa com as armaes;
6. colocao das guias de arame, para acompanhamento da declividade das superfcies
do concreto;
7. concretagem: a base poder ser vibrada normalmente, porm para o concreto
inclinado dever ser feita uma vibrao manual, isto , sem o uso do vibrador.
Obs.: a etapa 3 compreende a limpeza do fundo da vala de materiais soltos, lama, o
apiloamento com soquete ou sapo mecnico e a execuo do concreto magro,
que um lastro de concreto com pouco cimento, com funo de regularizar a
superfcie de apoio e no permitir a sada da gua do concreto da sapata, alm 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 operrios dentro
dela.
3.2.2 Sapatas corridas
So elementos contnuos que acompanham a linha das paredes, as quais lhes transmitem
a carga por metro linear (BRITO,1987). Para edificaes cujas cargas no sejam muito
grandes, como residncias, pode-se utilizar alvenaria de tijolos. Caso contrrio, ou ainda
para profundidades maiores do que 1,0 m, torna-se mais adequado e econmico o uso do
concreto armado (Figura 3.5).
(a)
7(b)
(c)
(d)
Figura 3.5: Sapata corrida: (a), (b), (c) cortes esquemticos; (d) detalhe da impermeabilizao
8Para construo de uma sapata corrida, com embasamento em alvenaria, so executadas
as seguintes etapas:
1. escavao;
2. colocao de um lastro de concreto magro de 5 a 10 cm de espessura;
3. posicionamento das frmas, quando o solo assim o exigir;
4. colocao das armaduras;
5. concretagem;
6. cinta de concreto armado: sua finalidade a maior distribuio das cargas, evitando
tambm deslocamentos indesejveis, pelo travamento que confere fundao; muitas
vezes, usado o prprio tijolo como frma lateral;
7. camada impermeabilizante: sua funo evitar a subida da umidade por capilaridade
para a alvenaria de elevao; sua execuo deve evitar descontinuidades que podero
comprometer seu funcionamento e nunca devem ser feitas nos cantos ou nas junes
das paredes; esta camada dever ser executada com argamassa com adio de
impermeabilizante e dever se estender pelo menos 10 cm para revestimento da
alvenaria de embasamento; para evitar retraes prejudiciais, dever receber uma cura
apropriada (gua, sacos de cimento molhados, etc.), sendo depois pintada com
emulso asfltica em duas demos, uma aps a secagem completa da outra
(FABIANI, s.d.).
3.2.3 Sapatas associadas
Um projeto econmico deve ser feito com o maior nmero possvel de sapatas isoladas.
No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas
se superponham, deve-se executar uma sapata associada. A viga que une os dois pilares
denomina-se viga de rigidez (Figura 3.6), e tem a funo de permitir que a sapata
trabalhe com tenso constante (BRITO,1987).
9Figura 3.6: Sapatas associadas
3.2.4 Sapatas alavancadas
No caso de sapatas de pilares de divisa ou prximos a obstculos onde no seja possvel
fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar,
cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas (Figura 3.7), de modo que um pilar
absorva o momento resultante da excentricidade da posio do outro pilar
(BRITO,1987).
Figura 3.7: Sapatas alavancadas
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro da sapata e do eixo do pilar;
cota do fundo da vala;
limpeza do fundo da vala;
10
nivelamento do fundo da vala;
dimenses da forma da sapata;
armadura da sapata e do arranque do pilar;
3.3 Radiers
A utilizao de sapatas corridas adequada economicamente enquanto sua rea em
relao da edificao no ultrapasse 50%. Caso contrrio, mais vantajoso reunir
todas as sapatas num s elemento de fundao denominado radier (Figura 3.8). Este
executado em concreto armado, uma vez que, alm de esforos de compresso, devem
resistir a momentos provenientes dos pilares diferencialmente carregados, e
ocasionalmente a presses do lenol fretico (necessidade de armadura negativa). O fato
do radier ser uma pea inteiria pode lhe conferir uma alta rigidez, o que muitas vezes
evita grandes recalques diferenciais (BRITO,1987). Uma outra vantagem que a sua
execuo cria uma plataforma de trabalho para os servios posteriores; porm, em
contrapartida, impe a execuo precoce de todos os servios enterrados na rea do
radier (instalaes sanitrias, etc.).
Figura 3.8: Radier
CONTROLE DE EXECUO
locao dos eixos dos pilares;
cota do fundo da escavao;
nivelamento do fundo da escavao;
colocao dos componentes das instalaes e passagens, enterrados.
11
3.4 Tubules
Tubules so elementos estruturais da fundao que transmitem a carga ao solo
resistente por compresso, atravs da escavao de um fuste cilndrico e uma base
alargada tronco-cnica a uma profundidade igual ou maior do que trs vezes o seu
dimetro (BRITO,1987).
De acordo com o mtodo de sua escavao, os tubules se classificam em:
3.4.1 Tubules a cu aberto
Consiste em um poo aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de
modo que no haja desmoronamento durante a escavao, e acima do nvel dgua
(Figura 3.9). Quando h tendncia de desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria
de tijolo, tubo de concreto ou tubo de ao. O fuste escavado at a cota desejada, a base
alargada e posteriormente enche-se de concreto (BRITO,1987).
Figura 3.9: Tubulo a cu aberto
O processo de execuo da fundao deve seguir as seguintes etapas:
1. A partir do gabarito, faz-se a marcao do eixo da pea utilizando um piquete de
madeira. Depois, com um arame e um prego, marca-se no terreno a circunferncia
que delimita o tubulo, cujo dimetro mnimo de 70cm.
2. Inicia-se a escavao do poo at a cota especificada em projeto. No caso de
escavao manual usa-se vanga, balde e um sarrilho para a retirada de terra. Nas
12
obras com perfurao mecnica o aparelho rotativo acoplado a um caminho retira a
terra.
Na fase de escavao pode ocorrer a presena de gua. Nestas casos, a execuo da
perfurao manual se far com um bombeamento simultneo da gua acumulada no
poo.
Poder ocorrer, ainda, que alguma camada do solo no resista perfurao e
desmorone (no caso de solos arenosos). Ento, ser necessrio o encamisamento da
pea ao longo dessas camadas. Isto poder ser feito atravs de tubos de concreto com
o dimetro interno igual ao dimetro do fuste do tubulo.
3. Faz-se o alargamento da base de acordo com as dimenses do projeto.
4. Verificao das dimenses do poo, como: profundidade, alargamento da base, e
ainda o tipo de solo na base. Certifica-se, tambm, se os poos esto limpos.
5. Colocao da armadura.
6. A concretagem feita lanando-se o concreto da superfcie (diretamente do caminho
betoneira, em caso de utilizao do concreto usinado) atravs de um funil (tremonha),
com o comprimento da ordem de 5 vezes seu dimetro, de modo a evitar que o
concreto bata nas paredes do tubulo e se misture com a terra, prejudicando a
concretagem (ALONSO,1979).
O concreto se espalhar pela base pelo prprio impacto de sua descarga, porm,
durante a concretagem, conveniente sua interrupo de vez em quando e descer
para espalh-lo, de modo a evitar que fiquem vazios na massa de concreto.
3.4.2 Tubules com ar comprimido
Este tipo de fundao utilizado quando existe gua, exige-se grandes profundidades e
existe o perigo de desmoronamento das paredes. Neste caso, a injeo de ar comprimido
nos tubules impede a entrada de gua, pois a presso interna maior que a presso da
gua, sendo a presso empregada no mximo de 3 atm, limitando a profundidade em
30m abaixo do nvel dgua (Figura 3.10).
Isso permite que seja executados normalmente os trabalhos de escavao, alargamento
do fuste e concretagem.
13
O equipamento utilizado compe de uma cmara de equilbrio e um compressor. Durante
a compresso, o sangue dos homens absorve mais gases do que na presso normal. Se a
descompresso for feita muito rapidamente, o gs absorvido em excesso no sangue pode
formar bolhas, que por sua vez podem provocar dores e at morte por embolia. Para
evitar esse problema, antes de passar presso normal, os trabalhadores devem sofrer
um processo de descompresso lenta (nunca inferior a 15 minutos) numa cmara de
emergncia (BRITO,1987).
Figura 3.10: Tubulo a ar comprimido
Estes tubules so encamisados com camisas de concreto ou de ao. No caso de camisa
de concreto, a cravao da camisa, abertura e concretagem da base feita sob ar
comprimido, pois o servio feito manualmente. Se a camisa de ao, a cravao feita
14
a cu aberto com auxlio de um bate estacas e a abertura e concretagem do tubulo so
feitos a ar comprimido.
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro do tubulo;
cota do fundo da base do tubulo;
verticalidade da escavao;
alargamento da base;
posicionamento da armadura, quando houver, e da armadura de ligao;
dimenses (dimetro) do tubulo;
concretagem (no misturar o solo com o concreto e evitar que se formem vazios na
base alargada;
tubulo a ar comprimido: presso do ar no interior do tubulo, risco de acidentes.
3.5 Estacas de Madeira
As estacas de madeira so troncos de rvore cravados com bate-estacas de pequenas
dimenses e martelos leves. Antes da difuso da utilizao do concreto, elas eram
empregadas quando a camada de apoio s fundaes se encontrava em profundidades
grandes. Para sua utilizao, necessrio que elas fiquem totalmente abaixo dgua; o
nvel dgua no pode variar ao longo de sua vida til.
Atualmente utilizam-se estacas de madeira para execuo de obras provisrias,
principalmente em pontes e obras martimas (ALONSO, 1979). Os tipos de madeira mais
usados so eucalipto, aroeira, ip e guarant.
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro das estacas;
profundidade de cravao;
proteo da cabea das estacas (colocao do capacete metlico);
15
3.6 Estacas Metlicas
As estacas metlicas podem ser perfis laminados, perfis soldados, trilhos soldados ou
estacas tubulares. Podem ser cravadas em quase todos os tipos de terreno; possuem
facilidade de corte e emenda; podem atingir grande capacidade de carga; trabalham bem
flexo; e, se utilizadas em servios provisrios, podem ser reaproveitadas vrias vezes.
Seu emprego necessita com cuidados sobre a corroso do material metlico. Sua maior
desvantagem o custo maior em relao s estacas pr-moldadas de concreto, Strauss e
Franki.
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro das estacas;
profundidade de cravao;
emendas;
nega;
3.7 Estacas Pr-Moldadas de Concreto
Estas estacas podem ser de concreto armado ou protendido e, como decorrncia do
problema de transporte e equipamento, tm limitaes de comprimento, sendo fabricadas
em segmentos, o que leva em geral necessidade de grandes estoques e requerem
armaduras especiais para iamento e transporte.
Costumam ser pr-fabricadas em firmas especializadas, com suas responsabilidades bem
definidas, ou no prprio canteiro, sempre num processo sob controle rigoroso
(BRITO,1987).
O comprimento de cravao real s vezes difere do previsto pela sondagem, levando a
duas situaes: a necessidade de emendas ou de corte. No caso de emendas, geralmente
constitui-se num ponto crtico, dependendo do tipo de emenda: luvas de simples encaixe,
luvas soldadas, ou emenda com cola epxi atravs de cinta metlica e pinos para encaixe,
este ltimo tipo mais eficiente (Figura 3.11).
16
Figura 3.11: Estaca pr-moldada de concreto
Quando o comprimento torna-se muito grande, h um limite para o qual no h
comprometimento da linearidade da estaca, o que exige certo controle. Por outro lado,
quando h sobra, o corte ou arrasamento deve ser feito de maneira adequada no sentido
de evitar danos estaca.
Apresentam-se em vrias sees (versatilidade): quadradas, circulares, circulares
centrifugadas (SCAC), duplo T, etc. As vazadas podem permitir inspeo aps a
cravao.
O processo de cravao mais utilizado o de cravao dinmica, onde o bate-estacas
utilizado o de gravidade. Este tipo de cravao promove um elevado nvel de vibrao,
que pode causar problemas a edificaes prximas do local. O processo prossegue at
que a estaca que esteja sendo cravada penetre no terreno, sob a ao de um certo
nmero de golpes, um comprimento pr-fixado em projeto:a nega, uma medida
dinmica e indireta da capacidade de carga da estaca. Em campo,tira-se a nega da
estaca atravs da mdia de comprimentos cravados nos ltimos 10 golpes do martelo. O
objetivo de verificao da nega para as diferentes estacas a unifomidade de
17
comportamento das mesmas (LICHTENSTEIN,N.B.;GLAZER,N., s.d.). Deve-se ter
cuidado com a altura de queda do martelo: a altura ideal est entre 1,5 a 2,0 m, para no
causar danos cabea da estaca e fissurao da mesma, no esquecendo de usar tambm
o coxim de madeira e o capacete metlico para proteger a cabea da estaca contra o
impacto do martelo, mesmo assim, estas estacas apresentam ndice de quebra s vezes
alto. Se a altura for inferior ideal, poder dar uma falsa nega. Estas estacas no
resistem a esforos de trao e de flexo e no atravessam camadas resistentes. Outra
vantagem destas estacas que podem ser cravadas abaixo do nvel dgua. Sua aplicao
de rotina em obras de pequeno a mdio porte.
O processo executivo de cravao emprega como equipamentos um dos trs tipos de
bate-estacas:
bate-estacas por gravidade: consta, basicamente, de um peso que levantado atravs
de um guincho e que cai orientado por guias laterais. A freqncia das pancadas da
ordem de 10 por minuto e o peso do martelo varia entre 1,0 a 3,5 ton.
bate-estacas a vapor: o levantamento do peso feito atravs da presso de vapor
obtido por uma caldeira e a queda por gravidade. So muito mais rpidos que os de
gravidade, com cerca de 40 pancadas por minuto e o peso do martelo de 4,0 ton.
Como variante deste tipo, temos o chamado bate-estacas de duplo efeito, onde a
presso do vapor acelera a descida do macaco, aumentando assim o nmero de
pancadas para cerca de 250 por minuto .
bate-estacas a exploso: o levantamento do peso feito atravs da exploso de gases
(tipo diesel). Este tipo de bate-estacas est hoje sofrendo grande evoluo
(BRITO,1987).
CONTROLE DE EXECUO
locao das estacas;
profundidade de cravao;
ocorrncia de fissuras;
verticalidade;
nega
18
altura de queda do pilo;
execuo da emenda;
cota de arrasamento da cabea da estaca;
proteo da cabea da estaca .
3.7.1 Estacas Mega
constituda de elementos justapostos (de concreto armado, protendido ou de ao)
ligados uns aos outros por emenda especial e cravados sucessivamente por meio de
macacos hidrulicos. Estes buscaro reao ou sobre a estrutura existente ou na
estrutura que esteja sendo construda ou em cargueiras especialmente construdas para
tanto (cravao esttica). A solidarizao da estaca com a estrutura feita sob tenso:
executa-se um bloco sobre a extremidade da estaca; com o macaco hidrulico comprime-
se a estaca calando a estaca sob a estrutura; retira-se o macaco e concreta-se o conjunto
(ALONSO, 1979). Costumam ser utilizadas para reforo de fundaes, mas s vezes
tambm so empregadas como soluo direta, permitindo em alguns casos at a
execuo da estrutura antes da fundao (Figura 3.12).
Figura 3.12: Estaca Mega
19
3.8 Brocas
So estacas executadas in loco sem molde, por perfurao no terreno com o auxlio de
um trado (15 a 30 cm), sendo o furo posteriormente preenchido com o concreto
apiloado (FABIANI, s.d.).
O trado utilizado composto de 04 facas, formando um recipiente acoplado a tubos de
ao galvanizado. Os tubos so divididos em partes de 1,20 m de comprimento e
medida que se prossegue a escavao eles vo sendo sucessivamente emendados. A
perfurao feita por rotao/compresso do tubo, seguindo-se da retirada da terra que
se armazena dentro deste.
Porm, vrias restries podem ser feitas a este tipo de estaca:
baixa capacidade de carga, geralmente entre 4 e 5 tf;
h perigo de introduo de solo no concreto, quando do enchimento;
h perigo, tambm, de estrangulamento do fuste;
no existe garantia da verticalidade;
s pode ser executada acima do lenol fretico;
comprimento mximo de aproximadamente 6,0 m (normalmente entre 3,0 e 4,0 m);
trabalha apenas compresso, sendo que s vezes utilizada uma armadura apenas
para fazer a ligao com os outros elementos da construo.
Assim, a broca, vista de suas caractersticas usada somente para casos limitados e sua
execuo feita normalmente pelo pessoal da prpria obra.
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro das estacas;
profundidade de escavao;
tipo de solo retirado como amostra;
3.9 Estacas Strauss
A estaca Strauss uma fundao em concreto (simples ou armado), moldada in loco,
executada com revestimento metlico recupervel.
20
Para sua execuo, so empregados os seguintes equipamentos (Figura 3.13):
trip de madeira ou de ao;
guincho acoplado a motor a exploso ou
eltrico;
sonda de percusso, com vlvula para retirada
de terra na sua extremidade inferior;
soquete de 300 kg, aproximadamente;
tubos de ao com 2,0 a 3,0 m de
comprimento, rosqueveis entre si;
guincho manual para retirada da tubulao;
roldanas, cabos e ferramentas.
O processo executivo se inicia com a abertura
de um furo no terreno, utilizando o soquete, at 1,0 a 2,0 m de profundidade, para
colocao do primeiro tubo, dentado na extremidade inferior, chamado coroa. Em
seguida, aprofunda-se o furo com golpes sucessivos da sonda de percusso, retirando-se
o solo abaixo da coroa. De acordo com a descida do tubo metlico, quando necessrio
rosqueado o tubo seguinte, e prossegue-se na escavao at a profundidade determinada
(APEMOL, s.d.).
Para concretagem, lana-se concreto no tubo at se obter uma coluna de 1,0 m e apiloa-
se o material com o soquete, formando uma base alargada na ponta da estaca. Para
formar o fuste, o concreto lanado na tubulao e apiloado, enquanto que as camisas
metlicas so retiradas com o guincho manual. A concretagem feita at um pouco
acima da cota de arrasamento da estaca. Aps esta etapa, coloca-se barras de ao de
espera para ligao com blocos e baldrames na extremidade superior da estaca.
Finalmente, remove-se o concreto excedente acima da cota de arrasamento, quebrando-
se a cabea da estaca com ponteiros metlicos.
A estaca Strauss pode ser empregada em locais confinados ou terrenos acidentados
devido simplicidade do equipamento utilizado. Sua execuo no causa vibraes,
evitando problemas com edificaes vizinhas. Porm, em geral possui capacidade de
Figura 3.13: Estaca Strauss
21
carga menor que estacas Franki e pr-moldadas de concreto e possui limitao devido ao
nvel do lenol fretico.
CONTROLE DE EXECUO
locao das estacas;
profundidade de escavao;
verticalidade da camisa metlica;
velocidade de retirada da camisa;
tipo de solo encontrado (retirada de amostras);
cota de arrasamento da cabea das estacas;
armadura, quando for o caso.
apiloamento do concreto para garantir continuidade do fuste, mantendo dentro da
tubulao uma coluna de concreto suficiente para ocupar o espao perfurado e
eventuais vazios do subsolo.
3.10 Estacas Franki
A execuo deste tipo de estaca segue o seguinte procedimento:
1. Crava-se no solo um tubo de ao, cuja ponta obturada por uma bucha de concreto
seco, areia e brita, estanque e fortemente comprimida sobre as paredes do tubo. Ao se
bater com o pilo na bucha, o mesmo arrasta o tubo, impedindo a entrada de solo ou
gua;
2. Atingida a camada desejada, o tubo preso e a bucha expulsa por golpes de pilo e
fortemente socada contra o terreno, de maneira a formar uma base alargada;
3. Uma vez executada a base e colocada a armadura, inicia-se a concretagem do fuste,
em camadas fortemente socadas, extraindo-se o tubo medida da concretagem,
tendo-se o cuidado de deixar no mesmo uma quantidade suficiente de concreto para
impedir a entrada de gua e de solo (Figura 3.14).
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Figura 3.14: Estaca Franki
As estacas tipo Franki apresentam grande capacidade de carga e podem ser executadas a
grandes profundidades, no sendo limitadas pelo nvel do lenol fretico. Seus maiores
inconvenientes dizem respeito vibrao do solo durante a execuo, rea necessria ao
bate-estacas e possibilidade de alteraes do concreto do fuste, por deficincia do
controle. Sua execuo sempre feita por firma especializada (BRITO, 1987).
Em situaes especiais, sobretudo em zonas urbanas, pode-se atravessar camadas
resistentes em que as vibraes poderiam causar problemas com construes vizinhas,
por meio de perfurao prvia ou cravando-se numa primeira etapa o tubo com a ponta
aberta e desagregando-se o material com a utilizao de uma ferramenta apropriada e
gua (ALONSO, 1979).
No caso de existir uma camada espessa de argila orgnica mole saturada, a concretagem
do fuste pode ser feita de duas maneiras:
crava-se o tubo at terreno firme, enche-se o mesmo com areia, arranca-se o tubo e
torna-se a crav-lo no mesmo lugar. Deste modo, forma-se uma camada de areia que
aumentar a resistncia da argila mole e proteger o concreto fresco contra o efeito de
estrangulamento;
23
aps a cravao do tubo, execuo da base e colocao da armao, enche-se
inteiramente o mesmo com concreto plstico (slump de 8 a 12 cm) e em seguida o
mesmo retirado de uma s vez com auxlio de um equipamento vibrador acoplado ao
tubo. A este processo executivo d-se o nome de estaca Franki com fuste vibrado
(ALONSO, 1979).
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro das estacas;
profundidade de cravao/escavao;
verticalidade do tubo e de sua retirada da camisa, para no haver estrangulamento do
fuste;
velocidade de execuo;
armao das estacas;
nega;
cota de arrasamento da cabea da estaca;
altura de queda do pilo;
volume de concreto empregado na execuo do bulbo.
3.11 Estacas Raiz
uma estaca de pequeno dimetro concretada in loco, cuja perfurao realizada por
rotao ou rotopercusso, em direo vertical ou inclinada. Essa perfurao se processa
com um tubo de revestimento e o material escavado eliminado continuamente, por uma
corrente fluida (gua, lama bentontica ou ar) que introduzida atravs do tubo reflu pelo
espao entre o tubo e o terreno.
Completada a perfurao, coloca-se a armadura ao longo da estaca, concretando-se
medida em que o tubo de perfurao retirado (Figura 3.15). A argamassa constituda
de areia peneirada e cimento, acrescida de aditivos fluidificantes adequados para cada
caso (BRITO,1987).
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Figura 3.15: Estaca raiz
A concretagem feita atravs de um tubo introduzido at o fundo da estaca, por onde
injetada a argamassa, dosada com 500 a 600 kg de cimento por metro cbico de areia
peneirada, com relao gua/cimento de 0,4 a 0,6.
Durante o processo de concretagem o furo permanece revestido. Quando o tubo de
perfurao est preenchido montado um tampo em sua extremidade superior e se
extrai a coluna de perfurao aplicando-se ao mesmo tempo ar comprimido
(BRITO,1987).
Assim, a composio e a consistncia do aglomerado que utilizado na fabricao da
argamassa, a armao longitudinal, o processo de perfurao e o emprego de ar
comprimido na concretagem, em conjunto, concorrem para conferir estaca uma
adequada resistncia estrutural e tima aderncia ao terreno, o que garante uma elevada
capacidade de carga (NACIONAL, s.d.).
A estaca raiz pode ser utilizada nos seguintes casos:
em reas de dimenses reduzidas;
em locais de difcil acesso;
em solos com presena de mataces, rocha ou concreto;
em solos onde existem cavernas ou vazios;
em reforos de fundaes;
para conteno lateral de escavaes;
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em locais onde haja necessidade de ausncia de rudos ou de vibraes;
quando so expressivos os esforos horizontais transmitidos pela estrutura s estacas
de fundao (muros de arrimo, pontes, carga de vento, etc.);
quando existe esforo de trao a solicitar o topo das estacas (ancoragem de lajes de
subpresso, pontes rolantes, torres de linha de transmisso, etc.).
3.12 Estacas Escavadas e Barretes
Estaca escavada, tambm chamada de estaco, aquela com seo circular, executada
por escavao mecnica com equipamento rotativo, utilizando lama bentontica e
concretada com uso de tremonha.
A estaca barrete possui seo retangular, executada por escavao com guindaste
acoplado com "clamshell", tambm utilizando lama bentontica e concretada com uso de
tremonha.
Segundo a FUNDESP (1987), a lama bentontica constituda de gua e bentonita,
sendo esta ltima uma rocha vulcnica, onde o mineral predominante a
montimorilonita. No Brasil, existem jazidas de bentonita no Nordeste (Bahia e Rio
Grande do Norte). Trata-se de um material tixotrpico que em disperso muda seu
estado fsico por efeito da agitao (em repouso gelatinosa com ao anti-infiltrante;
agitada fluidifica-se). Seu efeito estabilizante eficaz quando a presso hidrosttica da
lama no interior da escavao superior exercida externamente pelo lenol e a
granulometria do terreno tal que possa impedir a disperso da lama.
A coluna de lama exerce sobre as paredes da vala uma presso que impede o
desmoronamento, formando uma pelcula impermevel denominada "cake", a qual
dispensa o uso de revestimentos.
A lama bentontica preparada em uma instalao especial denominada central de lama,
onde se faz a mistura da bentonita (transportada em p, normalmente embalada em sacos
de 50 kg) com gua pura, em misturadores de alta turbulncia, com uma concentrao
variando de 25 a 70 kg de bentonita por metro cbico de gua, em funo da viscosidade
e da densidade que se pretende obter. Na central h um laboratrio para controle de
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qualidade (parmetros exigidos pela Norma Brasileira de Projeto e Execuo de
Fundaes NBR 6122).
De acordo com a FUNDESP (1987), os processos de execuo usuais das estacas
escavadas e dos barretes podem ser divididos nas seguintes operaes bsicas: escavao
do terreno com preenchimento da perfurao com lama bentontica, colocao da
armadura (quando necessria) e concretagem submersa.
Para estaca escavada, o equipamento de escavao consta essencialmente de uma mesa
rotativa que aciona uma haste telescpica ("kelly-bar") que tem acoplada em sua
extremidade inferior a ferramenta de perfurao, cujo tipo varia em funo da natureza
do terreno a perfurar: trado, caamba ou coroa (Figura 3.16). medida que penetra no
solo por rotao, a ferramenta se enche gradualmente e, quando cheia, a haste
levantada e a ferramenta automaticamente esvaziada por fora centrfuga (trado) ou por
abertura do fundo (caamba).
Figura 3.16: Ferramentas de perfurao
A mesa rotativa ou perfuratriz, normalmente instalada em um guindaste de esteiras,
acionada por um motor diesel e transmite, por meio de um redutor, o movimento
rotatrio haste telescpica. A mesa tambm dotada de uma central hidrulica que
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comanda o "pull down" da haste telescpica para dar maior penetrao ferramenta de
perfurao. As manobras da mesa so controladas pelo operador do guindaste que
aciona um cabo de ao para descida e subida da haste telescpica.
Como geralmente existe possibilidade
de desmoronamento das paredes da
vala e a escavao atinge horizontes
abaixo do lenol fretico, a perfurao
executada em presena de lama
bentontica (Figura 3.17).
Terminada a perfurao inicia-se a
colocao da armadura, com guindaste
auxiliar ou com o prprio guindaste
utilizado na abertura da escavao. A
armadura deve ser dotada de roletes
distanciadores para garantir o
necessrio cobrimento
(aproximadamente 5 cm).
O sistema de concretagem o
submerso (Figura 3.18), aquele
executado de baixo para cima de modo uniforme. Tal processo consiste na aplicao de
concreto por gravidade atravs de um tubo ("tremie"), central ao furo, munido de uma
tremonha de alimentao (funil) cuja extremidade, durante a concretagem, deve estar
convenientemente imersa no concreto. A fim de evitar que a lama se misture com o
concreto lanado, coloca-se um obturador no interior do tubo, que funcionando como
mbolo, expulsa a lama pelo peso prprio da coluna de concreto. Prossegue-se a
concretagem em um fluxo constante e regular de baixo para cima (no possvel
interromper a concretagem uma vez iniciada).
Figura 3.17: Perfurao em presena de lama bentontica
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No caso da estaca barrete, geralmente utiliza-se um equipamento
de escavao denominado "clamshell" mecnico (Figura 3.19)
ou hidrulico, com descida livre (cabo) ou com haste de guia
("kelly") que permite uma melhor condio de verticalidade da
estaca. As demais tcnicas executivas (uso de lama bentontica,
colocao da armadura e concretagem submersa) so
substancialmente idnticas s das estacas escavadas.
As estacas escavadas e barretes
possuem as seguintes caractersticas
vantajosas:
rpida execuo; capacidade de
suportar cargas elevadas;
o solo fica livre de deformaes, inclusive nas vizinhanas
da obra, visto que no h vibrao; no capaz de afetar
estruturas vizinhas;
o comprimento das estacas grande e pode ser muito
varivel (at 45 m, com cargas at 10.000 kN usualmente),
alm de prontamente alterado conforme convenincia, de furo para furo do terreno;
o solo, medida que se escava, pode ser inspecionado e comparado com dados de
investigao do local, fazendo um feedback (realimentao) para o projeto de
fundaes;
a armadura no depende do transporte ou das condies de cravao;
importante quando h solo de grande dureza, que seria capaz de danificar estacas que
fossem cravadas ou quando o volume de trabalho menor e no compensa montagem
de aparelhagem mais complexa (bate-estaca).
Para o barrete, pode-se acrescentar vantagens que sua seo no circular (escavada com
"clamshell") pode representar no "layout" do edifcio. Os pilares que saem do barrete
podem ser alargados em uma direo, se encaixando melhor nos pavimentos de garagem,
quando o espao restrito.
Figura 3.18: Concretagem
submersa
Figura 3.19: Clam-shell
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Por outro lado, as estacas escavadas e barretes possuem as seguintes desvantagens:
os mtodos de escavao podem afofar solos arenosos ou pedregulhos, ou transformar
rochas moles em lama, como o calcrio mole ou marga;
necessidade de local nas proximidades para deposio de solo escavado;
susceptveis a estrangulamento da seo em caso de solos compressveis;
dificuldade na concretagem submersa, pois h impossibilidade de verificar e inspecionar
posteriormente o concreto; falta de confiana que oferece o concreto fabricado in situ
(quando for o caso); depois de pronta a estaca, nunca se sabe como os materiais nela
se encontram;
entrada de gua pode causar danos ao concreto, caso no tenha ainda ocorrido a pega;
a gua subterrnea pode lavar o concreto ou pode reduzir a capacidade de carga da
estaca por alterao do solo circundante; quando a estaca fica abaixo do lenol fretico
e a vedao inferior da estaca depender apenas do concreto, este deve ser compacto e
impermevel (concretos com baixa relao gua/cimento); tambm deve-se tomar
cuidado com possveis ataques de agentes qumicos da gua e do solo sobre o
concreto.
CONTROLE DE EXECUO
locao do centro da estaca;
profundidade de escavao;
velocidade de concretagem e asceno da tremonha;
colocao da armadura.
4. ARRASAMENTO DE ESTACA
H necessidade de se preparar a cabea das estacas para sua perfeita ligao com os
elementos estruturais. O concreto da cabea da estaca geralmente de qualidade inferior,
pois ao final da concretagem h subida de excesso de argamassa, ausncia de pedra
britada e possibilidade de contaminao com o barro em volta da estacas. Por isso, a
concretagem da estaca deve terminar no mnimo 20 cm acima da cota de arrasamento.
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uma operao manual com auxlio de um ponteiro e marreta e o sentido do corte deve
ser de baixo para cima. A Figura 4.1 ilustra esta operao.
Figura 4.1 : Procedimento para arrasamento de estacas
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BIBLIOGRAFIA
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ALONSO, Urbano Rodriguez. Fundaes e infraestruturas-palestras. So Paulo,
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- Sistema Strauss. Especificao da execuo de estacas tipo Strauss. So
Paulo, APEMOL, s.d..
AZEREDO, Hlio Alves de. O Edifcio At sua Cobertura. So Paulo. Ed. Edgar
Blucher Ltda.,1977.
BRITO, Jos Luis Wey de. Fundaes do edifcio. So Paulo, EPUSP, 1987.
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FUNDESP- Fundaes, Indstria e Comercio S/A. . Catlogo. So Paulo, Fundesp,
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NACIONAL - Engenharia de Fundaes e Solos Ltda. Tecnologia em estacas do tipo
raiz. So Paulo, Nacional, s.d..
SCAC - Sociedade do Concreto Centrifugado S.A.. Estacas - elementos tcnicos. So
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