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 fundaoDe acordo com a NBR 6122/1996, se enquadram na definio apresentada acima os seguintes elementos: Estacas: elemento de fundao profunda executado com o auxlio de ferramentas ou equipamentos sem que haja descida de operrio em qualquer fase de execuo (cravao a percusso, prensagem, vibrao, ou por escavao, etc), podendo ser constitudo de madeira, ao, concreto, etc; Tubules: elemento cilndrico de fundao profunda que, em pelo menos na sua fase final, ocorre descida de operrio, podendo ser executado a cu aberto ou a ar comprimido, e ter ou no, a base alargada; Caixes: elemento de fundao de forma prismtica, concretado na superfcie do terreno, e instalado por escavao interna, podendo-se ainda na sua instalao usar, ou no, ar comCLASSIFICAO DAS ESTACAS Atualmente grande a variedade de estacas empregadas como elementos de fundao nas obras civis correntes, diferindo-se entre si basicamente pelo mtodo executivo e materiais de que so constitudas. Vrios so os critrios para a classificao das estacas, dentre os quais se destacam: Efeito produzido no solo: o Grande deslocamento; o Pequeno deslocamento; o Sem deslocamento; Processo de execuo: o Estacas moldadas in loco: Estacas tipo Franki; Estacas sem lama bentontica: estacas tipo Strauss, estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal, estacas tipo broca, etc; Estacas tipo hlice contnua; Estacas escavadas com lama bentontica; Estacas injetadas: microestacas e as estacas-raiz; o Estacas pr-moldadas: Estacas de concreto; Estacas de madeira; Estacas metlicas, etc. Forma de funcionamento: o Estacas de ponta: trabalham basicamente pela resistncia de ponta; o Estacas de atrito ou flutuante: trabalham somente por atrito lateral desenvolvido no fuste; o Estaca mista; Forma de carregamento: o Estacas de compresso; o Estacas de trao; o Estacas de flexo; DEFINIES E MTODOS CONSTRUTIVOS DAS ESTACASA seguir so apresentadas as definies, processos executivos, vantagens e desvantagens de alguns dos principais tipos de estacas empregadas no Brasil como elemento de fundao: a) Estaca tipo Franki Estaca executada por meio da cravao no terreno de um tubo de ponta fechada, por meio da bucha, e execuo de uma base alargada, que obtida introduzindo-se no terreno certa quantidade de material granular por meio de golpes de um pilo. A estaca do tipo Franki foi introduzida como fundao h mais de 85 anos por Edgard Frankignoul na Blgica, sendo empregada pela primeira vez no Brasil em 1935, na Casa Publicadora Baptista no Rio de Janeiro (Hachich et al., 1998).CLASSIFICAO DAS ESTACASAtualmente grande a variedade de estacas empregadas como elementos de fundao nas obras civis correntes, diferindo-se entre si basicamente pelo mtodo executivo e materiais de que so constitudas. critrios para a classificao das estacas, dentre os quais se destacam: Efeito produzido no solo: o Grande deslocamento; o Pequeno deslocamento; o Sem deslocamento; Processo de execuo: o Estacas moldadas in loco: - Estacas tipo Franki; Estacas sem lama bentontica: estacas tipo Strauss, estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal, estacas tipo broca, etc; - Estacas tipo hlice contnua; - Estacas escavadas com lama bentontica; - Estacas injetadas: microestacas e as estacas-raiz; o Estacas pr-moldadas: - Estacas de concreto; - Estacas de madeira; - Estacas metlicas, etc. Forma de funcionamento: o Estacas de ponta: trabalham basicamente pela resistncia de ponta; o Estacas de atrito ou flutuante: trabalham somente por atrito lateral desenvolvido no fuste; o Estaca mista; Forma de carregamento: o Estacas de compresso; o Estacas de trao; o Estacas de flexo; Estaca tipo Franki Estaca executada por meio da cravao no terreno de um tubo de ponta fechada, por meio da bucha, e execuo de uma base alargada, que obtida introduzindo-se no terreno certa quantidade de material granular por meio de golpes de um pilo. A estaca do tipo Franki foi introduzida como fundao h mais de 85 anos por Edgard Frankignoul na Blgica, sendo empregada pela primeira vez no Brasil em 1935, na Casa Publicadora Baptista no Rio de Janeiro (Hachich et al., 1998).

Estacas tipo broca Tipo de fundao profunda executada por perfurao com trado, e posterior concretagem in loco, normalmente com dimetro variando entre 15 Cota de arrasamento Fuste Base 2 3 4 5 6 1E 25cm e comprimento de at 6,0 m. As estacas tipo broca so normalmente empregadas para pequenas cargas, conforme pode ser observado na Tabela 4.4, pelas limitaes que envolvem oseu processo de execuo.Estaca tipo Strauss Estaca executada por perfurao atravs de piteira, com uso parcial ou total de revestimento recupervel e posterior concretagem in loco .A execuo requer um equipamento constitudo de um trip de madeira ou de ao, um guincho acoplado a um motor (combusto ou eltrico), uma sonda de percusso munida de vlvula em sua extremidade inferior, para a retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 kg, tubulao de ao com elementos de 2 a 3 metros de comprimento, rosqueveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulao, alm de roldanas, cabos de ao e ferramentas A estaca tipo Strauss apresenta a vantagem de leveza e simplicidade do equipamento, o que possibilita a sua utilizao em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construes existentes, com o p direito reduzido. Outra vantagem operacional de o processo no causa vibraes que poderiam provocar danos nas edificaes vizinhas ou instalaes que se encontre em situao relativamente precria.Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal Este tipo de estaca executado a partir de uma escavao prvia feita no terreno por um trado helicoidal mecnico onde, posteriormente, feita a concretagem in loco. Pelas caractersticas do processo executivo pode-se observar que este tipo de estaca encontra-se no grupo de estacas que no provocam descolamento do solo durante a sua execuo. Oequipamento para execuo deste tipo de estaca compreende basicamente um trado helicoidal mecnico, conforme mostrado na Figura 4.8. Em geral o dimetro das perfuratrizes varia de 0,2 m a 1,7 m, podendo-se executar estacas com profundidades variando de 6,0 a 10 m, conforme o comprimento do trado utilizado. Aexecuo das estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal consiste basicamente nas seguintes etapas: Instalao, nivelamento e posicionamento do trado onde ser executada a estaca; Perfurao do solo com a haste helicoidal at a cota desejada; Remoo da haste, sem girar, fazendo-a girar no sentido contrrio ao da perfurao, a cada 2,0 m, para auxiliar a remoo do solo aderido a haste; Apiloamento do furo com soquete de concreto fabricado na prpria obra; Concretagem do furo, empregando-se um funil, com comprimento igual a 5,0 vezes o dimetro interno do furo, at um dimetro acima da cota de arrasamento; Vibrao do concreto nos 2,0 m superiores da estaca; Colocao da armadura de ligao, ficando 50 cm acima da cota de arrasamento.Estacas tipo hlice contnua Tipo de fundao profunda constituda por concreto moldado in loco, executada por meio de trado contnuo e injeo de concreto, sob presso controlada, atravs da haste central do trado simultaneamente a sua retirada do terreno. A Figura 4.9 mostra o equipamento empregado para execuo das estacas do tipo hlice contnuaAs fases de execuo das estacas tipo hlice contnua, mostradas esquematicamente na Figura 4.10, so: Perfurao: cravao da hlice no terreno at a cota determinada no projeto; Concretagem simultnea extrao da hlice do terreno: bombeamento do concreto pela haste de forma a preencher completamente o espao deixado pela hlice que extrada do terreno sem girar, ou, no caso de terrenos arenosos, girando-se lentamente no sentido da perfurao; Colocao da armadura: apesar do mtodo de execuo da hlice contnua exigir a colocao da armadura aps a sua concretagem, se as estacas forem de compresso, esta armadura pode ser dispensada, segundo a NBR 6122/1996Estacas injetadas Tipo de fundao profunda executada atravs de injeo sob presso de produto aglutinante, normalmente calda de cimento ou argamassa de cimento e areia, com o objetivo de garantir a integridade do fuste ou aumentar a resistncia por atrito lateral, de ponta, ou de ambas. A injeo do produto aglutinante pode ser feita durante, ou aps a instalao da estaca. Segundo Hachich et al. (1998), as estacas injetadas diferem dos demais tipos por poderem ser executadas com maiores inclinaes (0 a 90), apresentar resistncia de fuste bastante superior, se comparada aos demais tipos de estaca com mesmos dimetros, e resistir a esforos de compresso e trao, desde que convenientemente armadas, com a mesma eficincia, pelo fato de resistir carga de trabalho praticamente apenas por atrito lateral. Dentre as suas aplicaes podem ser citadas: estabilizao de encostas, reforo de fundaes, execuo de fundaes em terrenos com blocos de rocha ou antigas fundaes, execuo de fundaes em alto mar (offshore), etc. Em funo do processo de injeo do agente aglutinante, as estacas injetadas so normalmente divididas em dois grupos: Estacas-raiz: so aquelas em que se aplicam injees de ar comprimido, a baixas presses (inferiores a 5,0 MPa), imediatamente aps a moldagem do fuste e no topo do mesmo, simultaneamente com a remoo do revestimento; Microestacas: as injees so realizadas empregando-se vlvulas tipo manchete instaladas nas escavaes previamente realizadas. Oprocedimento de execuo das estacas-raiz compreende fundamentalmente quatro etapas, mostradas esquematicamente na Figura 4.11: Perfurao do terreno auxiliada por circulao de gua; Instalao da armadura: barras de ao montadas em gaiolas (Figura 4.12), ou barras simples centralizadas nos furos (Figura 4.13) Preenchimento do furo com argamassa: o Tubo de injeo (geralmente PVC de 1 ou de 1 ) levado at o final da perfurao; o Realizao da injeo, de baixo para cima, at que a argamassa, ou calda de cimento, extravase pela boca do tubo de revestimento; Aplicao de golpes de ar comprimido e remoo do tubo de revestimento: o Vedao da extremidade superior do tubo de revestimento com um tampo metlico rosquevel ligado a um compresso de ar; o Aplicao dos golpes de ar comprimido auxiliada por macacos hidrulicos; o Remoo simultnea dos tubos de revestimento medida que so aplicados os golpes de ar comprimido argamassa existente no interior da perfurao realizada; o Correo do nvel de argamassa no interior da perfurao; o Repetio das operaes de retirada e aplicao dos golpes de ar comprimidos.Aexecuo das microestacas compreende basicamente as seguintes etapas, esquematicamente mostradas na Figura 4.14: Perfurao auxiliada por circulao de gua (etapa 1): feita de forma similar ao descrito anteriormente para as estacas-raiz; Instalao do tubo-manchete (etapa 2): tubo de PVC ou ao (Figura 4.16), no qual so instaladas as vlvulas do tipo manchete (Figura 4.15 e Figura 4.17), em geral, espaadas de 1,0 m, para injeo da calda de cimento, ou argamassa de cimento e areia, conforme for o caso; Execuo da bainha (etapa 3): preenchimento da regio interna ao tubo de revestimento e externa ao tubo-manchete, com argamassa cimento e areia, ou calda de cimento, conforme for o caso, e que ocorre simultaneamente com a retirada do tubo de revestimento; Injeo da calda de cimento (etapa 4): feita com o auxlio de um tubo dotado de obturador duplo (Figura 4.17) acoplado a um misturador e bomba de injeo, sendo, em geral, iniciada aps a bainha ter concludo a pega e iniciado o endurecimento (aproximadamente 12 horas da execuo da bainha), e realizada no sentido ascendente, passando-se para a vlvula superior quando comprovado que a injeo da vlvula inferior j promoveu a suficiente deformao do solo. Vedao do tubo-manchete (etapa 5): preenchimento do tubo manchete com calda de cimento ou com argamassa, podendo-se ou no, complementar a armadura existente.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, em: Estacas de concreto: o Podem ser de concreto centrifugado ou protendido; o Exigem controle tecnolgico na sua fabricao; o No recomendado o seu uso em terrenos com mataces ou camadas pedregulhosas; o Exige cuidados adicionais durante o transporte; o Deve ser feita a verificao de sua integridade antes da sua cravao; Estacas de madeira: o Devem ser de madeira dura, resistente, em peas retas, rolias e descascadas; o Odimetro da seo pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5,0 a 8,0 m; o Durante a cravao, as cabeas das estacas devem ser protegidas por um anel cilndrico de ao destinado a evitar o rompimento ou desgaste da madeira sob a ao do pilo, e se a estaca tiver que atravessar camadas resistentes, as pontas devem tambm ser protegidas por ponteiras de ao; o Apresenta vida til praticamente ilimitada quando mantida permanentemente abaixo do nvel dgua; o Deve receber tratamento para evitar o apodrecimento precoce e o ataque de insetos; o As madeiras mais utilizadas so os eucaliptos, peroba do campo, maaranduba, aroeira, etc; Estacas metlicas: o Apresentam elevada capacidade de suporte, podendo ser utilizadas em solos muito resistentes; o So executadas com grande rapidez; o As perturbaes produzidas no solo durante o processo de cravao so inferiores quelas produzidas durante a cravao das estacas de concreto e metlicas; o Devem ser tomados cuidados adicionais na soldagem dos perfis constituintes de uma mesma estaca, de forma a se garantir uma unio eficiente;CRITRIOS PARA ESCOLHA DO TIPO DE ESTACA Segundo Hachich et al., (1998), para a escolha do tipo de estaca a ser utilizada em uma determinada obra devem ser observados os seguintes aspectos: Esforos nas fundaes, procurando-se distinguir: o Nvel de cargas nos pilares; o Outros esforos (trao e flexo). Caractersticas do subsolo: o Argilas muito moles dificultam a execuo de estacas de concreto moldadas in loco;o Solos muito resistentes so difceis de serem atravessados por estacas prmoldadas executadas por cravao; o Solos com mataces dificultam a execuo de qualquer tipo de estaca; o Solos com nvel de gua elevado dificultam a execuo de estacas de concreto moldadas in loco; o Aterros executados sobre camadas de solo mole, ainda em adensamento, fazem com que seja desenvolvido atrito negativo nas estacas executadas nesta camada; Caractersticas da obra: o Acesso de equipamentos em terrenos acidentados; o Limitao de altura para instalao do equipamento; o Obras muito distantes dos grandes centros, oneram o custo dos equipamentos; Caractersticas de construes vizinhas: o Tipo e profundidade das fundaes; o Existncia de subsolos; o Sensibilidade a vibraes; o Danos j existentes. 4.2.4. CAPACIDADE DE CARGA DAS ESTACAS Segundo a NBR 6122/1996, a capacidade de carga de uma fundao profunda, estaca ou tubulo isolado, definida como a fora aplicada sobre o elemento de fundao que provoca apenas recalques que a construo pode suportar sem inconvenientes, oferecendo simultaneamente segurana satisfatria contra a ruptura do solo ou do elemento de fundao. Segundo Alonso (1983), o clculo da capacidade de carga de uma estaca pode ser feito por meio de dois mtodos: Realizao de provas de carga; Mtodos semi-empricos, dentre os quais destacam-se o mtodo de Aoki e Velloso (1975), e o mtodo de Decourt e Quaresma (1978). Nesta apostila sero apresentados apenas os mtodos semi-empricos de Aoki e Velloso (1975) e Decourt e Quaresma (1978), de uso mais corrente na Engenharia de Fundaes no Brasil para o clculo da capacidade de carga, e consequentemente, da carga admissvel de estacas. Pela prpria definio apresentada pela NBR 6122/1996 para as fundaes profundas, esquematicamente mostrada na Figura 4.1, a carga de ruptura, ou a capacidade de carga de uma fundao profunda, em estaca, calculada como: PR=PL+PPOnde: PR:carga de ruptura, ou capacidade de carga de uma fundao em estaca; PL: parcela da carga de ruptura devido ao atrito lateral solo-estaca desenvolvido ao longo do fuste da estaca (capacidade de carga do fuste); PP:parcela da carga de ruptura resistida pela ponta da estaca (capacidade de carga de ponta); Os valores de PL e PP podem ser determinados, respectivamente, por meio das TUBULES A AR COMPRIMIDO Os tubules a ar comprimido, com camisa de concreto, ou de ao, so utilizados quando se deseja executar tubules em solos onde haja gua e no seja possvel o seu esgotamento devido ao perigo de desmoronamento das paredes da escavao. Neste tipo de tubulo, a presso mxima de ar comprimido empregada de 3,4 atm (340 kPa, ou aproximadamente 34 mca), razo pela qual estes tubules tm sua profundidade limitada a aproximadamente 30 m abaixo do nvel dgua. importante ressaltar que no caso de utilizao de ar comprimido, em qualquer etapa de execuo dos tubules, deve-se observar que o equipamento deve permitir que se atendam rigorosamente os tempos de compresso e descompresso prescritos pela boa tcnica e pela legislao vigente, s se admitindo trabalhos sobre presses superiores a 150 kPa quanto as seguintes providncias forem tomadas (Hachich et al., 1998): Equipe permanente de socorro mdico disposio da obra; Cmara de descompresso equipada disponvel na obra; Compressores e reservatrios de ar comprimido de reserva; Renovao de ar garantida, sendo o ar injetado satisfatrio para o trabalho humano. No caso de tubules com camisa de concreto, mostrado na Figura 4.28, todo o processo de cravao da camisa, abertura e concretagem da base feito sob ar comprimido, manualmente por operrios e um guincho que opera um balde para a retirada do solo escavado, operao esta que vai sendo realizada at se encontrar o nvel dgua. Uma vez atingida a profundidade de projeto, a camisa de concreto deve ser convenientemente escorada durante os servios de alargamento da base para evitar a sua descida. Para os tubules a ar comprimido com camisa de concreto, o dimensionamento da rea da base feito segundo as mesmas recomendaes apresentadas anteriormente para os tubules executados a cu aberto. Quando ao fuste, o dimensionamento feito semelhante a um pilar de concreto armado, com carga centrada, dispensando-se a verificao da flambagem quando o tubulo for totalmente enterrado, e colocando-se toda a armadura necessria na camisa de concreto. Quando isto no for possvel, a NBR 6122/1996 recomenda que deve ser acrescentada uma armadura no ncleo do fuste, que deve ser montada de maneira suficientemente rgida para que no haja deformao durante o seu manuseio e instalao.