Fundações profundas

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAU

CENTRO DE TECNOLOGIA CT

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E ARQUITETURA

DISCIPLINA SISTEMAS ESTRUTURAIS II

F U N D A E S P R O F U N D A S

TERSINA, 05 DE JUNHO DE 2015

FUNDAES PROFUNDAS:

Segundo a NBR 6122/1996, define-se como fundao profunda aquela que transmite a carga

proveniente da superestrutura ao terreno pela base (resistncia de ponta), por sua superfcie

lateral (resistncia de fuste), ou pela combinao das duas. Alm disto, segundo este referida

norma, nas fundaes profundas a profundidade de assentamento deve ser maior que o dobro

da menor dimenso em planta do elemento de fundao. (Figura 01)

Fonte: construironline.dashofer.pt

As fundaes profundas so normalmente utilizadas quando os solos superficiais no

apresentam capacidade de suportar elevadas cargas, ou esto sujeitos a processos erosivos, e

tambm, quando existe a possibilidade da realizao de uma escavao futura nas

proximidades da obra.

Atualmente grande a variedade de estacas empregadas como elementos de fundao nas

obras, diferindo-se entre si basicamente pelo mtodo executivo, muitos deles patenteado por

empresas especializadas e pelos usos dos materiais de que so constitudas.

Tomando como base a NBR 6122/1996, os seguintes elementos se adequam a definio bsica

de fundao profunda:

- Estacas: elemento de fundao profunda executado com o auxilio de ferramentas ou

equipamentos sem que ocorra a decida do operrio em qualquer fase de execuo. Podendo

ser de madeira, concreto, metlica.

- Tubules: elemento cilndrico de fundaes profundas que, em pelo menos na sua fase final

ocorre descida do operrio.

- Caixes: Peas de seco quadrada, ou mesmo retangular, que tm as paredes laterais pr-

moldadas. A descida ou implantao destes elementos no subsolo se faz com a escavao do

solo, na pane interna, at que se atinja a profundidade adequada para seu apoio. Para White

(1962) , caixo uma estrutura, em forma de um paraleleppedo, que mergulhada a partir da

superfcie do solo ou gua, at atingir a profundidade desejada

MTODO EXECUTIVO EFEITO PRODUZIDO NO SOLO:

Grande deslocamento: Aquelas introduzidas no solo sem a retirada do solo provocando assim

um grande deslocamento do solo adjacente estaca. Temos como principais exemplos as

estacas pr-moldadas de concreto (Figura 02 e 03), de madeira, estacas Franki, Vibrex, entre

outras.

Figura 02 Figura 03

Foto: Danilo Mendes, Campus Petrnio Portela-UFPI, Teresina. 2013

Pequeno deslocamento: Tambm introduzidas no solo sem a retirada do solo, porem

provocando um pequeno deslocamento do solo adjacente estaca. Refere-se a estacas

esbeltas. Temos como principais exemplos as estacas metlicas, (Figura 04), as estacas mega,

entre outras.

Figura 04

Fonte: http://img.tecnisa.com.br/

Sem deslocamento: So estacas escavadas executadas no solo sem a retirada do solo adjacente

estaca. No provocam assim nenhum deslocamento adjacente quando da execuo da estaca.

Temos como principais exemplos as estacas escavadas em geral: trado mecnico, broca (trado

manual), Hlice contnua (Figura 05 e 06), Raiz, Injetada, Strauss, entre outras.

Ajuste do trado no ponto locado com a utilizao de prumo e incio da perfurao

Figura 05

Figura 06

Fonte: sites.google.com/site/fundacoes022/7visita

Tipos de estaca quanto ao deslocamento.

ESTACAS PR-MOLDADAS:

As estacas pr-moldadas caracterizam-se por serem cravadas no terreno por percusso,

prensagem ou vibrao, podendo ser constitudas por um nico elemento estrutural ou

pela associao de dois desses materiais, quando ser ento denominada de estaca mista.

Pela natureza do processo executivo este tipo de estacas classifica-se como estacas de

grande deslocamento. As estacas pr-moldadas so ainda subdivididas, conforme o

material empregado na sua execuo.

ESTACAS DE CONCRETO: Podem ser de concreto centrifugado ou protendido; exigem

controle tecnolgico na sua fabricao; no recomendado o seu uso em terrenos com

mataces ou camadas pedregulhosas; exige cuidados adicionais durante o transporte; deve

ser feita a verificao de sua integridade antes da sua cravao. (Figura 07 e 08)

O uso de tcnicas para fundaes profundas depende de variveis geolgicas construtivas e

de caractersticas de canteiro. No Brasil o uso da tcnica soma-se mais de seis dcadas para

fundaes de 6m a 40m sendo que o sistema pode ser armado ou protendido, indicado

nos casos em que a camada resistente do solo que se busca para suportar a estrutura

encontra-se muito profunda ou sob uma camada espessa de solo mole.

Figura 07 Figura 08


Por se tratar de um elemento pr-fabricado ele possui um maior controle tecnolgico da

qualidade final das peas

"Esse tipo de fundao, contudo, no

recomendado para estruturas com cargas horizontais

ou traes elevadas", comenta o engenheiro Lus

Fernando de Seixas Neves. (...). Outra restrio em

obras que exigem ndices de emisso de rudos e

vibraes reduzidos, j que a cravao das estacas

geralmente efetuada percusso.

http://infraestruturaurbana.pini.com.br/.

Obras que possui terrenos confinados, divisas restritas assim como o canteiro de obras que

dificultem o processo de cravao e que exigem um prazo curto de trmino, no deve optar

por essa metodologia de execuo. Carlos Olivares, gerente de obras da Racional

Engenharia

NBR 16.258:2014 - ESTACAS PR-FABRICADAS DE CONCRETO - Requisitos, que padroniza os

critrios da fabricao, manuseio e estocagem dos materiais feitos em concreto armado ou

protendido.

As peas so fornecidas em elementos com comprimentos variveis entre 4 m e 12 m.

Quando h necessidade de comprimentos maiores, as estacas podem ser emendadas pela

unio soldada de dois anis previamente fundidos nas extremidades, ou pela utilizao de

luvas de ao, criando uma "rtula" no local da emenda. (Figura 09 e 10)

As estacas protendidas so fundidas com concreto com fck 40 MPa, estruturadas, com ao

com bitolas de 5 mm, 6 mm e 8 mm. Dependendo do fornecedor, a seo transversal da

estaca pode ser quadrada, redonda, sextavada, octogonal ou estrela. J as estacas armadas

podem ter seo cheia ou vazada (com seo redonda ou sextavada).

Antes de liberar as estacas para a cravao, importante que as peas sejam examinadas

individualmente em relao aos seguintes quesitos:

- Iseno de fissuras

- Retilineidade do eixo

- Perpendicularidade da superfcie do topo em relao ao eixo

- Indicao dos pontos previstos para iamento e manuseio

- Indicao do fck do concreto e armao utilizada.

Figura 09 Figura 10


Para escolha do tipo de estaca mais adequado envolve

variveis geolgicas, conhecimento apurado do terreno por

meio de sondagens prvias, anlise dos riscos de execuo e

segurana envolvidos, logstica, prazos e custos. "No se pode

definir a metodologia sem o entendimento do contexto

integrado do projeto", diz: Carlos Olivares, gerente de obras da

Racional Engenharia. http://infraestruturaurbana.pini.com.br/.

PROJETO E MAQUINRIO

O projeto de fundaes com estacas pr-moldadas deve considerar os carregamentos da

estrutura, a resistncia das camadas do solo e a viabilidade de acesso e de movimentao

de bate-estacas no canteiro. Tambm deve determinar qual equipamento ser utilizado

para cravao das estacas

O maquinrio pode ser de queda-livre, (Figura 11 e 12) hidrulico ou pneumtico (diesel,

sobre rolo ou sobre esteira, e definido em funo das cargas, dimenses das estacas.

Antes de iniciar a cravao, a fiscalizao dever aprovar o equipamento a ser utilizado pela

construtora. Para tanto, dever checar: a altura da torre, incluindo-se a a altura mxima de

queda do martelo; tipo e peso do martelo; alm de equipamentos auxiliares.

Figura 11 Figura 12

Foto: Danilo Mendes, Teresina. 2013

https://sites.google.com/site/fundacoes072/visitas01

Durante a fiscalizao dos servios. Entre eles, destacam-se o controle de negas e repiques

por fornecerem dados importantes com respeito qualidade do estaqueamento.

Nega o deslocamento permanente da estaca para dez golpes do martelo com a mesma

altura de queda. O repique, por sua vez, obtido ao final da cravao, traando uma reta de

referncia e depois mantendo o lpis na estaca durante o golpe. Normalmente obtm-se

dez repiques durante a obteno da nega (dez golpes).

As estacas devero ser cravadas at a profundidade indicada no projeto e/ou at serem

obtidas as negas apresentadas pela construtora e previamente aprovadas pela fiscalizao,

que deve manter um registro completo da cravao de cada estaca. Tal planilha deve

apresentar, minimamente, itens como data da cravao, identificao da estaca, nmero de

referncia de fabricao da estaca, cota de cravao, comprimento cravado, nega, nome e

assinatura do engenheiro supervisor da empresa de estaqueamento e nome e assinatura do

contratante.

ESTACAS DE MADEIRA: usada desses os primrdios da histria na construo civil, eram

troncos de arvores os mais retilneos possvel. No Brasil para construes provisrias

utilizado o eucalipto, j para obras definitivas usa-se as chamadas madeiras de lei peroba,

aroeira, maaranduba, ip entre outras.

As estacas de madeira devem ser de madeira dura, resistente, em peas retas, rolias e

descascadas; o dimetro da seo pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5,0 a 8,0

m; durante a cravao, o topo das estacas devem ser protegidas, para no sofrerem danos

durante a cravao; entretanto, quando, durante a cravao, ocorrer algum dano na cabea

da estaca, a parte afetada deve ser cortada essa proteo feita por um anel cilndrico de

ao destinado a evitar o rompimento ou desgaste da madeira sob a ao do pilo (Figura 13

e 14).

Figura 13 Figura 14

Quando do estaqueamento ocorrer de atravessar camadas resistentes, as pontas devem

tambm ser protegidas por ponteiras de ao;

MAQUINRIO

A cravao das estacas pode ser feita por

percusso, prensagem ou vibrao, (Figura 15)

e a escolha do equipamento deve ser feita de

acordo com o tipo, dimenso da estaca,

caractersticas do solo, a NBR 6122, Projeto e

execuo de fundaes, recomenda que em

terrenos com mataces devem ser evitadas as

estacas de madeiras.

Figura 15.

Deve se analisar tambm as condies de

vizinhana, (Figura 16) caractersticas do

projeto e peculiaridades do local. A cravao

por percusso o processo mais utilizado,

utilizando-se para tanto piles de queda-livre

ou automticos.

Figura 16.

As estacas de madeira podem ser emendadas, desde que estas emendas resistam a todas

as solicitaes que possam ocorrer durante o manuseio, cravao e trabalho da estaca. As

emendas podem ser feitas por sambladuras, por anel metlico.

Apresenta vida til praticamente ilimitada quando ter seus topos (cota de arrasamento)

permanentemente abaixo do nvel dgua; em obras provisrias ou quando as estacas

recebem tratamento de eficcia comprovada, esta exigncia pode ser dispensada, obra

provisria seria para aquela com utilizao por um perodo compatvel com a durabilidade

da madeira empregada nas estacas naquelas condies.

Em guas livres, as estacas de madeira devem ser protegidas contra o ataque de

organismos para evitar o apodrecimento precoce e o ataque de insetos. As madeiras mais

utilizadas so os eucaliptos, peroba do campo, maaranduba, aroeira, etc.

ESTACAS METLICAS: A utilizao no Brasil dos perfis metlicos como elementos de

fundaes profundas tem ganhado grandes avanos. At pouco tempo, as estacas metlicas

eram tidas apenas como solues alternativas para casos especiais, como exemplo: nos

pilares de divisa, em estruturas de contenes, para atravessar lentes de pedregulhos ou

concrees ou quando se queriam reduzir as vibraes decorrentes da cravao de estacas

de deslocamento. Por este motivo, durante muito tempo houve falta de perfis adequados

no mercado para a utilizao em fundaes (como alternativo utilizado: trilhos soldados,

tubos metlicos, perfis laminados, perfis soldados).

As estacas de ao podem ser constitudas por perfis laminados ou soldados, simples ou

mltiplos, tubos de chapa dobrada e com sees circulares, retangulares e quadradas.

As estacas de ao devem resistir corroso pela prpria natureza do ao ou por tratamento

adequado. Quando inteiramente enterradas em terreno natural, independentemente da

situao do lenol dgua, as estacas de ao dispensam tratamento especial. obrigatria a

proteo deste trecho com um encamisamento de concreto ou outro recurso adequado

(por exemplo: pintura, proteo catdica, etc. quando a estaca estiver em contato com

materiais capazes de atacar o ao.

Apresentam elevada capacidade de suporte, podendo ser utilizadas em solos muito

resistentes; so executadas com grande rapidez; as perturbaes produzidas no solo

durante o processo de cravao so inferiores quelas produzidas durante a cravao das

estacas de concreto e madeiras; devem ser tomados cuidados adicionais na soldagem dos

perfis constituintes de uma mesma estaca, de forma a se garantir uma unio eficiente;

Fonte: http://sete.eng.br/media/images/38659.jpg

VANTAGENS DE ESTRUTURAS METLICAS:

Inexistncia de vibrao quando se implantam os perfis por meio de percusso; Possibilidade de cravao em solos de difcil transposio, sem o inconveniente do levantamento de

estacas vizinhas j cravadas; Resistncia a esforos elevados de trao;

Disponibilidade no mercado de grande nmero de bitolas;

Maior facilidade de manuseio e armazenamento devido ao menor peso e volume das peas quando

comparados com os elementos pr-moldados de concreto;

Reduo das perdas devido inexistncia de quebras (Maior limite de plasticidade do que estacas de

concreto);

Facilidade de emenda (atravs da solda nos topos) e corte;

Podem ser reaproveitadas (possibilita utilizao em estruturas temporrias);

Provocam pequeno deslocamento do solo (perturbao do solo durante a cravao pequena).

DESVANTAGENS DE ESTRUTURAS METLICAS:

Alto custo quando comparada s estacas pr-moldadas, estacas Franki e estacas Strauss;

Atacvel por guas agressivas e solos corrosivos;

Para fabricao exige maquinrio especfico, a distncia entre fabricao e destino pode acarretar

custos altos;

MAQUINRIO

As estacas metlicas podem ser cravadas com a utilizao de martelos de queda livre,

martelos hidrulicos, martelos a diesel, martelos pneumticos e martelos vibratrios. A

escolha de um ou outro martelo depende, principalmente, das caractersticas do solo, do

comprimento da estaca e do nvel de barulho e vibrao. Da boa escolha do martelo

resultar um melhor desempenho do processo de cravao, em particular quanto s

vibraes e ao barulho que, hoje em dia em centros urbanos, acabam sendo a

condicionante para a escolha do tipo de estaca e, quando cravada, do tipo de martelo.

Qualquer que seja o martelo empregado, o controle da cravao feito, tradicionalmente

pela nega1, pelo repique e, em obras mais importantes, pelo ensaio de carregamento

dinmico.

Deve existir o controle completo da cravao de cada estaca. Nos registros devem constar:

Nmero e a localizao da estaca

Dimenses da estaca

Cota do terreno no local da cravao

Nvel dgua

Caractersticas do equipamento da cravao

Cota final da ponta da estaca cravada

Cota da cabea da estaca, antes do arrasamento

Nega, penetrao, em centmetros, nos dez ltimos golpes

REFERENCIAS

Disponvel em

Acessado em 06 de Junho de 2015.

ASSOCIAO BRASILEIRO DE NORMAS E TCNICAS. NBR 6122: Projeto e execuo de

fundaes. Elaborao: Rio de Janeiro, ABNT.

http://www.solonet.eng.br/profunda.htm

http://www.lmsp.ufc.br/arquivos/graduacao/fundacao/apostila/04.pdf

http://equipedeobra.pini.com.br/construcao-reforma/41/artigo239476-1.aspx

http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas/38/estacas-pre-fabricadas-de-

concreto-310899-1.aspx

http://wwwo.metalica.com.br/artigos-tecnicos/estacas-metalicas-fundac-es

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