UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI
MARCELO SILVA OSSAMI
INTERFERÊNCIAS GEOTÉCNICAS NA ESCOLHA
DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS EM EDIFÍCIO DE
MÚLTIPLOS PAVIMENTOS – O CASO DO
CENTRO DE DESENVOLVIMENTO ESPORTIVO
FINASA OSASCO
SÃO PAULO
2008
ii
MARCELO SILVA OSSAMI
INTERFERÊNCIAS GEOTÉCNICAS NA
ESCOLHA DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS EM
EDIFÍCIO DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS – O
CASO DO CENTRO DE DESENVOLVIMENTO
ESPORTIVO FINASA OSASCO
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como exigência parcial
para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi
Orientador: Profa. Dra. Gisleine Coelho de Campos
SÃO PAULO
2008
iii
MARCELO SILVA OSSAMI
INTERFERÊNCIAS GEOTÉCNICAS NA
ESCOLHA DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS EM
EDIFÍCIO DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS – O
CASO DO CENTRO DE DESENVOLVIMENTO
ESPORTIVO FINASA OSASCO
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado como exigência parcial
para a obtenção do título de Graduação
do Curso de Engenharia Civil da
Universidade Anhembi Morumbi
Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2008.
______________________________________________
Nome do Orientador(a)
______________________________________________
Nome do professor(a) da banca
Comentários:_________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
iv
Dedico este trabalho a toda a minha família, que sempre me apoiou, tanto na
execução deste, bem como nas horas mais difíceis.
A todas as pessoas que, de alguma forma, colaboraram com o desenvolvimento do
trabalho, agregando conhecimento e maturidade para minha formação.
A minha orientadora, Profª. Dr.ª Gisleine Coelho de Campos, que mostrou
competência e sabedoria nas diretrizes passadas a mim.
v
AGRADECIMENTOS
Agradeço à WTORRE por permitir a realização deste trabalho em sua obra, e a
todos que contribuíram de alguma forma com o desenvolvimento da pesquisa.
Ao Arq. Carlos Maruyama e ao Eng. Marcello Martini, por terem me orientado de
forma clara e objetiva, propiciando uma melhoria da qualidade do meu trabalho.
vi
RESUMO
O presente estudo destaca a importância da escolha correta das fundações na
concepção de uma obra, seja uma construção de elevada estatura, ponte ou
viaduto, que precisa adequar-se ao custo previsto, aliado à rapidez de execução,
objetivando o cumprimento do cronograma. Procura ressaltar, igualmente, a
necessidade do estudo das condições do solo, obtidas pela sondagem, cujas
características são fundamentais na concepção de um projeto bem dimensionado.
São apresentadas ilustrações de diversas fundações profundas existentes no
mercado, com tabelas e quadros. Por fim é apresentado um estudo de caso, com
ênfase na dificuldade surgida pela ausência de informações cadastrais que
pudessem mostrar a presença de uma rede pluvial que atravessa o terreno, bem
como a presença de água em talude e em elevado nível, presentes na construção
do Centro Esportivo no município de Osasco.
Palavras Chave: critério de projeto; fundação profunda; interferências.
vii
ABSTRACT
This paper presents the importance of the correct choice of a foundation element in a
construction (buildings, viaducts or bridges). This choice must consider the cost,
schedules and deadline of the construction. The present study gives emphasys to
soil conditions in a foundation project, showing a brief comparative analyses of
different types of elements.
A study case is presented, in which some interferences, like pipes and water level,
forced the projetist change the original solution adapted to the Sports Center of
Osasco.
Key Words: project criterium; depth foundation; interferences.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 6.1 – Principais Tipos de Fundações Superficiais...........................................17
Figura 6.2 – Fundações Profundas............................................................................18
Figura 6.3 – Fundações Mistas..................................................................................20
Figura 6.4 – Seções transversais de estacas metálicas............................................21
Figura 6.5 – Seções transversais de estacas pré-moldadas......................................24
Figura 6.6 – Disposição da armadura em estacas pré-moldadas..............................25
Figura 6.7 – Emenda por solda de estacas pré-moldadas de concreto.....................26
Figura 6.8 – Estacas mistas de elementos pré-moldados de concreto e açoo..........27
Figura 6.9 – Fases de execução das estacas tipo Franki..........................................29
Figura 6.10 – Levantamento de estacas Franki vizinhas em argilas rijas ou duras...30
Figura 6.11 – Processo de execução de estaca Strauss...........................................32
Figura 6.12 – Fases da escavação das estacas com lama betonítica.......................36
Figura 6.13 – Limpeza do fundo da escavação..........................................................37
Figura 6.14 – Seqüência executiva para estaca hélice contínua...............................38
Figura 6.15 – Equipamentos para cravação de estacas hélice contínua...................39
Figura 6.16 – Seqüência executiva de estaca raiz.....................................................41
Figura 6.17 – Geometria de tubulão a ar comprimido................................................44
Figura 6.18 – Geometria de tubulão...........................................................................45
Figura 7.1 – Perspectiva das quadras do CDE Finasa Osasco.................................53
Figura 7.2 – Fachada do CDE Finasa Osasco...........................................................54
Figura 7.3 – Perfil de Sondagem SP 112...................................................................55
Figura 7.4 – Perfil de Sondagem SP 03.....................................................................56
Figura 7.5 – Poço com anéis de concreto para drenagem de água de mina.............58
Figura 7.6 – Descoberta de tubulação de concreto....................................................59
Figura 7.7 – Poço de visita da tubulação de concreto................................................60
Figura 7.8 – Presença de água em tubulão recém escavado....................................61
Figura 7.9 – Fossa séptica encontrada durante abertura de fuste do tubulão...........62
Figura 7.10 – Tubulação antiga X nova......................................................................63
Figura 7.11 – Execução de tubulão com anéis de concreto.......................................64
Figura 7.12 – Execução de tubulão com fôrmas de madeira e escoramento............65
Figura 7.13 – Captação de águas de talude..............................................................66
Figura 7.14 – Execução de estaca Strauss................................................................67
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela 6.1 – Classificação de estacas metálicas ......................................................22
Tabela 6.2 – Classificação de estacas Franki ...........................................................32
x
LISTA DE QUADROS
Quadro 6.1 – Classificação das estacas ...................................................................19
Quadro 6.2 – Carga estrutural admissível .................................................................47
xi
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
FAPESP
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
CNPq
Conselho Nacional
Tecnológico
CAPES
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
ICSMFE
International Conference on Soil Mechanics and Foundation
Engineering
NBR
Norma Brasileira Regulamentadora
SABESP
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo
LEED
Leadership in Energy and Environmental Design
de
Desenvolvimento
Científico
e
xii
SUMÁRIO
p.
1.
INTRODUÇÃO .....................................................................................................1
2.
OBJETIVOS.........................................................................................................2
2.1
Objetivo Geral............................................................................................................. 2
2.2
Objetivo Específico ................................................................................................... 2
3.
MÉTODO DE TRABALHO ..................................................................................3
4
JUSTIFICATIVA ..................................................................................................4
5
HISTÓRICO DAS FUNDAÇÕES .........................................................................5
5.1
Pré-História ................................................................................................................. 5
5.2
Idade Clássica ............................................................................................................ 6
5.3
Idade Média ................................................................................................................. 7
5.4
Séculos XVII e XVIII ................................................................................................... 7
5.5
História Moderna até 1920....................................................................................... 8
5.6
Fase Contemporânea ............................................................................................. 10
5.7
Fatos Marcantes no Brasil .................................................................................... 11
6
CONCEPÇÃO DE OBRAS DE FUNDAÇÕES ..................................................14
6.1
Elementos necessários e critérios de projeto ................................................. 14
6.2
Alternativas de Fundação ..................................................................................... 16
6.2.1
Estacas Metálicas.............................................................................................. 20
6.2.2
Estacas Pré-Moldadas de Concreto ............................................................... 23
6.2.3
Estacas Franki.................................................................................................... 28
xiii
6.2.4
Estacas Escavadas tipo Strauss ..................................................................... 30
6.2.5
Estacas Escavadas tipo Hélice Descontínua................................................ 33
6.2.6
Estacas Escavadas Tubadas........................................................................... 33
6.2.7
Estacas Escavadas com Lama Tixotrópica ou Bentonítica ........................ 34
6.2.8
Estacas Escavadas Tipo Hélice Contínua..................................................... 37
6.2.9
Estacas Injetadas Tipo Raiz e Microestacas................................................. 40
6.2.10
Tubulões.............................................................................................................. 43
6.3
Escolha da Alternativa de Fundação – Critérios Gerais ............................... 46
6.4
Concepção de Projeto e Condicionantes Especiais...................................... 48
7
ESTUDO DE CASO ...........................................................................................52
7.1
Características Gerais............................................................................................ 52
7.2
Características Geológico-Geotécnicas............................................................ 54
7.3
Alternativa de Fundação de Projeto ................................................................... 57
7.4
Ocorrências durante a execução das fundações ........................................... 58
7.5
Comentários.............................................................................................................. 62
8
7.5.1
Desvio da tubulação de águas pluviais existente......................................... 63
7.5.2
Presença de lençol freático em cota elevada ............................................... 64
7.5.3
Presença de água de mina e de talude de divisa......................................... 65
7.5.4
Estudo de fundação para muro de arrimo ..................................................... 66
7.5.5
Considerações finais ......................................................................................... 67
CONCLUSÕES..................................................................................................68
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .........................................................................70
ANEXO A - SONDAGEM............................................................................................1
ANEXO B – PROJETO DE FUNDAÇÃO EM ESTACA PRÉ-MOLDADA DE
CONCRETO E PERFIS METÁLICOS ......................................................................25
xiv
ANEXO C – PROJETO DE FUNDAÇÃO EM TUBULÃO, ESTACA HÉLICE
CONTÍNUA E STRAUSS ..........................................................................................27
ANEXO D – PROJETO DE REFORMA DA REDE PÚBLICA DE ÁGUA PLUVIAL
EXISTENTE ..............................................................................................................29
ANEXO E – DESENHO ESQUEMÁTICO DA EDIFICAÇÃO....................................31
1. INTRODUÇÃO
Na construção das edificações e estruturas de modo geral, um dos aspectos de
suma importância para a estabilidade global é o mecanismo de transferência dos
carregamentos (que compreende o peso da estrutura e as cargas acidentais e de
ocupação) para o maciço do solo, ou mesmo rocha, do local. Esta transferência,
identificada comumente por interação solo x estrutura, requer a adoção de
elementos de fundação adequados para cada caso.
A escolha correta do tipo de fundação a ser utilizada é determinada em função de
fatores como as características geomorfológicas do local, dimensões, uso e tipo da
edificação, técnicas e serviços disponíveis, entre outros. Esse processo permite um
melhor desempenho da obra do ponto de vista estrutural, com a garantia de
adequado desempenho técnico, evitando, consequentemente, futuros problemas
como recalques exagerados e necessidade de reforço de fundação. A melhor
alternativa condiciona um maior equilíbrio da parte financeira e econômica, que,
aliado à agilidade de execução, garantirá o correto cumprimento do cronograma
estabelecido, garantindo um melhor resultado global para a obra.
2
2. OBJETIVOS
Discutir a importância da escolha correta do tipo de fundação, descrevendo os
diversos tipos, suas características e comportamento esperado.
2.1 Objetivo Geral
Descrever o uso das fundações, desde a antiguidade, quando ainda usavam-se
rochas como principal substrato, até os dias atuais, nos quais itens como a
topografia do local, estudo das condições do solo, características e uso da obra são
parâmetros determinantes para se escolher a melhor fundação para a construção de
um edifício.
2.2 Objetivo Específico
Apresentar os critérios para a escolha do tipo de fundação profunda mais adequada
para a elaboração do projeto e execução de uma obra de múltiplos pavimentos, de
forma a minimizar custos, atender ao cronograma estabelecido e garantir as
condições de segurança e capacidade de suporte para as solicitações de carga da
nova edificação.
3
3. MÉTODO DE TRABALHO
A metodologia de trabalho foi pautada na pesquisa em revistas técnicas para análise
e obtenção de casos de obra. Foi realizada pesquisa em livros da área de
Fundações, Mecânica dos Solos, bem como a pesquisa em dissertações e teses. O
meio eletrônico também constituiu base de consulta para o trabalho, com pesquisas
aos sites da Fapesp, CNPq e CAPES.
A pesquisa a essas fontes trouxe uma série de informações que propiciou um maior
embasamento técnico, teórico e prático sobre as alternativas e tipos de fundações e
fundamentou os conceitos quanto ao critério para a melhor escolha do elemento de
suporte a ser utilizado.
A consulta aos profissionais do setor serviu de base para o estudo de caso. Foram
inseridas fotos, tabelas, quadros e imagens referentes à execução da obra como
base para o trabalho. A busca por projetos com informações da sondagem do local,
topografia e projeto executivo de blocos, sapatas, tubulões e estacas serviram para
um melhor entendimento do tema, o que ficou evidenciado no desenvolvimento do
estudo de caso.
4
4 JUSTIFICATIVA
O bom desempenho de um edifício depende de um projeto bem equacionado, da
execução eficiente e da facilidade de sua manutenção. Assim, cuidados devem ser
tomados em todas as suas etapas.
Na fase de projeto, a investigação do terreno e a posterior elaboração de projeto de
fundações exigem atenção especial quanto aos parâmetros de resistência e
deformação do solo.
No Brasil observa-se que é dada pouca ênfase à fase de investigação do solo, fator
determinante para a escolha do melhor método de fundação a ser empregado,
elaboração de projeto e correta execução.
O motivo principal para a elaboração desse trabalho relaciona-se ao interesse no
aprofundamento do estudo das características do terreno. A inobservância da
investigação do solo pode trazer problemas que exijam aumento dos investimentos
nessa fase, reforços futuros, chegando, em alguns casos, até a demolição ou
abandono da fundação.
5
5 HISTÓRICO DAS FUNDAÇÕES
Todo o aspecto evolutivo das fundações remete à própria História, pois, tal como o
homem teve de realizar transformações no método construtivo à medida que
aumentava o porte das edificações, desde os primórdios da sua existência, a
fundação também sofria o mesmo progresso, desde quando seu substrato eram
restos de materiais até os dias atuais, onde há diversos tipos de fundação para os
mais variados tipos de substratos.
5.1 Pré-História
De acordo com Nápoles Neto (1998), desde o período Paleolítico o homem procurou
abrigar-se em grutas e cavernas e, na impossibilidade, tratou de improvisar abrigos,
chegando em alguns casos a ficar 2 metros abaixo do nível do terreno. No período
Neolítico, após aprender a lascar a pedra, o homem passa a construir suas primeiras
cabanas, demonstrando sinais de conhecimento ainda que empíricos, de aspectos
como resistência e estabilidade dos materiais da crosta terrestre. Suas choupanas
eram leves e construídas à margem dos lagos sobre estacas elevadas,
denominadas palafitas.
Com o desenvolvimento do tijolo cerâmico na Mesopotâmia e pedra no Egito, as
construções ficaram maiores e mais pesadas (NÁPOLES NETO, 1998). Como não
havia, até o momento, a prática de se construir uma base para o suporte da
edificação, era freqüente o desmoronamento devido ao elevado peso das
edificações, e os materiais provenientes das ruínas misturados a um solo apiloado
passaram a ser utilizados como substratos para assentar palácios e templos. Após a
implantação do código de Hamurabi, conjunto de leis que infligia duras penalidades
aos construtores cujas obras fracassassem, os antigos passaram a aliviar o peso da
estrutura, construindo faixas simples de caniços até fundações feitas com tijolos
crus, secos ao sol e assentados com barro, muitas vezes utilizando-se também de
mastique e betume. Com o tempo, descobriram que a adição de palhas à massa,
6
aliada ao cozimento dos tijolos, colaborava para a melhoria da resistência dos tijolos
acompanhada da redução das trincas.
Ainda segundo Nápoles Neto (1998), um tipo comum de construção encontrada
desde o período Paleolítico e estendendo-se até a Antiguidade era o agrupamento
de habitações em forma circular, muitas vezes escavados até 1 m abaixo do nível do
terreno e com furos centrais ou periféricos para os postes que sustentavam o teto
das cabanas. Nestes furos as fundações individuais eram ou o próprio terreno ou
pedras, que depois evoluíram para paredes de pedra de 60 a 80 cm de altura.
5.2 Idade Clássica
Os gregos trouxeram poucas inovações nos campos técnicos e material, exceto pelo
uso do mármore e da pedra calcária no trato das pedras em geral (NÁPOLES NETO,
1998). Os palácios cretenses eram extensões de suas casas, chegando estas a até
três pavimentos, fundadas sobre pedaços de pedras, paredes de tijolos crus com
pilares de pedras e demais estruturas de madeira. Desta época datam as primeiras
estradas calçadas à pedra, canais, aquedutos e pontes de madeira. Os pilares e
pórticos dos palácios e templos gregos eram concentradores de carga nas
fundações, que passaram a ser feitas de blocos superpostos, cujas partes
superiores eram chamadas ortostatos: eram duas ou três camadas de blocos
alongados de pedras, aparelhadas em ângulos retos, justapostos e grampeados um
ao outro, e que garantiam uma melhor distribuição de carga nas fundações. A parte
não visível era formada por pedras menos aparelhadas e misturadas com cascalho.
As fundações menores, em vez de serem corridas, tinham sapatas isoladas e, em
terrenos fracos, as escavações recebiam uma camada de terra misturada com
cinzas de carvão, uma camada de terra apiloada ou mesmo uma mistura de calcário
mole com pedregulho.
Em Roma, houve um avanço significativo nas técnicas de construção em geral e das
construções, segundo Nápoles Neto (1998), pois estas passaram a receber mais
cargas em virtude de obras mais pesadas que as dos gregos, verificado com a
introdução do arco e da abóbada, a preparação do cimento romano – proveniente da
7
mistura da pozolana com calcário – e daí o concreto, pela adição de pedaços de
pedra ou de tijolos cozidos. Esse novo material, o concreto, passa a ser utilizado em
fundações, na construção de arcos e domos. Os arcos permitiram a construção de
aquedutos, pontes, portos, estradas e fortificações que serviram para marcar o
aparecimento da engenharia civil e militar no mundo ocidental.
5.3 Idade Média
De acordo com Nápoles Neto (1998), todos os progressos técnicos alcançados
durante a Idade Clássica tiveram seu ritmo diminuído nos tempos medievais, tanto
em cuidados com dimensões e situações como em materiais, notando-se um
número considerável de colapsos de construções a despeito da beleza de suas
fachadas. Muitas excederam a capacidade de carga de seus terrenos de fundação e
as que não desapareceram apresentam-se hoje danificadas por trincas ou
inclinações. As construções medievais eram grandes, como atestam seus castelos,
e algum progresso se verificou, como as fundações com assoalhos de madeira no
fundo das escavações levadas até o nível d’ água. Em construções de pontes, os
cuidados de construção de fundações eram facilitados pelo bombeamento de
ensecadeiras, pelos bate-estacas acionados por rodas de pé ou de água e pelo uso
do cimento pozolânico italiano impermeável.
No Renascimento, Leonardo da Vinci se destaca na arquitetura, construção e
engenharia, apresentando projetos de bate-estacas e ensecadeiras, conforme
apresentou Nápoles Neto (1998). Ainda de acordo com o autor, Galileu Galilei reuniu
toda a ciência do século XVI para a arte da construção, com estudos sobre a flexão
de vigas, sendo o fundador da Resistência dos Materiais.
5.4 Séculos XVII e XVIII
Este período se iniciou com importantes eventos na Engenharia em geral e na
Geotecnia em particular (NÁPOLES NETO, 1998). Os primeiros engenheiros civis
8
reconhecidos como tais são os de pontes e calçadas, o que leva a criação em 1747
da École des Ponts et Chaussées. Vitrúvio, importante engenheiro militar, escreve
pela primeira vez recomendações quanto à escavação, assentamento, dimensões e
verticalidade de muros de arrimos, principalmente quando utilizados como
fundações.
Segundo Nápoles Neto (1998), Vauban, primeiro grande nome do período, adquiriu
grande experiência na construção de trezentas fortificações, algumas sobre argilas,
onde experimentou as dificuldades desse material, atuando também nos canais
mandados fazer por Luis XIV. No início do século XVIII, a experiência acumulada de
Vauban começou a ser teorizada, no que seriam os primórdios da Mecânica dos
Solos, caracterizada por teorias empíricas sobre pressões de terra baseadas no
chamado ângulo de talude natural e no peso especifico do solo. Mais tarde, H.
Gautier (1717) apud Nápoles Neto (1998) classificou a argila como material
impermeável; B.F. Bélidor tratou teórica e numericamente das pressões de terra e
ampliou os tipos de solos e rochas dividindo as areias em soltas e compactas, as
terras em secas e úmidas e classificando as argilas como em terrenos com turfas
inadequados para fundações. F. Gadroy (1746) apud Nápoles Neto (1998) tratou de
pressões sobre muros, mas abordando, pela primeira vez, as superfícies de
deslizamento e as fendas observadas à superfície de aterros arrimados reais, que
ele tentou reproduzir em modelo em caixas de areia, mas de dimensões reduzidas.
J.R. Perronet (1769) apud Nápoles Neto (1998) escreveu sobre pontes; foi marcado
pelo pioneirismo em estabilidade de taludes de terra, distinguindo taludes naturais
de aterros e apontando o efeito da água sobre sua instabilidade. Rondelet (1770) fez
ensaios com modelos de muros de arrimo maiores que os de Gadroy, medindo
vários ângulos de escorregamento. Baseando-se na observação e experimentação,
J. H. Lambert (1772) foi o primeiro a tentar racionalizar o projeto de fundações por
sapatas e estacas.
5.5 História Moderna até 1920
Segundo Skempton (1985) apud Nápoles Neto (1998) o período clássico da
Mecânica dos Solos iniciou-se a partir da teoria de Charles Augustin Coulomb,
9
notável engenheiro e físico, autor da equação que iguala a resistência ao
cisalhamento do solo à sua coesão mais a tensão normal vezes o coeficiente de
atrito do mesmo solo.
Moreau (1827) e Niel (1835) destacaram-se no uso de estacas de areia em
substituição das estacas de madeira, bem como colchões de areia para adensar e
aumentar a resistência de solos lodosos e argilosos, de acordo com Feld (1948)
apud Nápoles Neto (1998). Também é atribuído a Moreau e Niel pesquisa de
pressões aplicadas no solo pelas deformações nela induzidas, pesquisas estas que
incluíam até provas de carga.
Collin (1846) apud Nápoles Neto (1998) dedicou-se a taludes não arrimados de
argila – cortes e aterros – e foi o primeiro a reconhecer a coesão c como resistência
limite da argila na ruptura a curto e longo prazo, de acordo com a inclinação do
talude e a ação do tempo (NÁPOLES NETO, 1998). W.J.M. Rankine (1859)
desenvolveu uma teoria do campo de tensões, baseada no parâmetro φ (chamado
por ele de ângulo de repouso); disse também que a coesão é algo temporário,
destrutível pelo ar, água e pelas seqüências congelamento-degelo dos solos. Nos
trabalhos de G.H. Darwin (1883) e J. V. Boussinesq (1876, 1883) afirma-se que φ,
agora denominado ângulo de atrito interno, era variável nas areias, diferente e em
geral maior que o ângulo de repouso.
O início da Revolução Industrial firmou o uso do tijolo cerâmico nas construções,
além das argamassas e do concreto, este especialmente nas fundações (NÁPOLES
NETO, 1998). John Smeaton, construtor do farol de Eddystone, descobriu que
misturas naturais de calcário impuros com argila davam um cimento impermeável
como o pozolânico no uso nas fundações do farol, levando, em 1786, a uma patente
com o nome de cimento romano. Misturas empíricas foram utilizadas para
construção de canais na Inglaterra, porém, somente em 1824, surgiu o nome de
Portland, nos Estados Unidos.
Na construção de fundações, o concreto, segundo Nápoles Neto (1998), passou a
ter enorme importância, provocando, inclusive, progresso nos equipamentos usados.
Tal importância chegou ao máximo com o advento do concreto armado na França,
10
com a fabricação por J. Monier, em 1848, de cubas de concreto reforçado no interior
com malhas de ferro para a plantação de laranjeiras. O concreto simples, o ciclópico
e o armado tornaram-se o principal material de fundação, pois até os alicerces de
tijolo-duplo para paredes de casas se assentavam sobre lastro de concreto.
5.6 Fase Contemporânea
O período contemporâneo da história geotécnica começa com Karl Terzaghi,
considerado o pai da Mecânica dos Solos (NÁPOLES NETO, 1998). Terzaghi
analisou todo o acervo empírico até então, partindo para um programa de pesquisas
destinadas a elucidar, complementar e descobrir, com base científica, os
conhecimentos de uma nova Engenharia. A partir do estudo da permeabilidade da
argila, Terzaghi descobriu seu baixo coeficiente e lento processo de percolação,
tendo decisiva influência sobre o fenômeno da compressibilidade das argilas, o que
levou o engenheiro, geólogo e cientista ao estudo desse fenômeno com o nome de
adensamento, bem como sua influência sobre a resistência ao cisalhamento das
argilas. Karl Terzaghi descobriu que o princípio das tensões efetivas condiciona os
fenômenos do adensamento e cisalhamento, observou também o fato de que a
coesão poder ser real ou aparente, esta desaparecendo por imersão ou total
secagem do solo. Nas publicações “Modern Conceptions Concerning Foundation
Engineering” (1925) e “The Science of Foundations” (1927) apresentou os marcos
básicos da Mecânica dos Solos: coesão e atrito interno como resistências de argilas
e areias típicas e a permeabilidade dos solos como fenômenos de percolação e
capilaridade.
Segundo Nápoles Neto (1998), com relação às fundações, realizou-se na
Universidade de Harvard o I Congresso Internacional de Mecânica dos Solos e
Engenharia de Fundações (I ICSMFE, de sua designação em inglês), cujos Anais
trouxeram inovações de ensaios in situ como o do cone holandês, variados estudos
e aplicações sobre distribuição de pressões no subsolo, adensamento e recalques
(pré-adensamento,
adensamento
secundário,
por
subsidência,
por
pré-
carregamento, por rebaixamento do lençol d´água, etc.), melhoramento de solos
(injeções, eletro-osmose) até solos expansivos, solos congelados e sobre a dinâmica
11
dos solos, incluindo liquefação e fundações de máquinas. O segundo evento do
ICSMFE, realizado em 1948, trouxe trabalhos abordando todo o campo da geotecnia
até então praticada, com destaque para estudos e ensaios sobre a resistência das
argilas saturadas ao corte, com base na coesão, e o desenvolvimento de
equipamentos de medidas para ensaios in situ como o ensaio de penetração
contínua do cone holandês, hoje conhecido como CPT, e a apresentação do trado
rotatório denominado Vane Test.
O reconhecimento do subsolo teve maior relevância, assim como as sondagens para
fins geotécnicos, pois até então as mesmas eram executadas em profundidade
moderada, e, a partir de então se tratou de transformar as sondas geológicas de
percussão num equipamento mais leve, principalmente para uso em áreas urbanas e
restritas (NÁPOLES NETO, 1998). Procurou-se tirar proveito da amostragem que na
mesma sondagem geotécnica se fazia por meio de amostradores padronizados,
cravados por golpes de peso padronizado, caindo de altura também padronizada,
para medir o que se convencionou chamar de “resistência à penetração”, isto é,
número de golpes do peso para uma penetração também fixada, correspondente à
capacidade do amostrador. Essa medida, conhecida atualmente como SPT
(Standard Penetration Test), é a mais generalizada entre outros ensaios de campo.
Houve também um notável desenvolvimento de amostradores para a obtenção de
amostras indeformadas, em que se distinguiram Kjelllman, Kallstenius (argilas) e
Bishop (areias). Para concluir, dois fatos que certamente coroaram toda a intensa
atividade de ensino, pesquisa e desenvolvimento desse período foram a total e
definitiva aceitação da nova ciência geotécnica, tanto por parte das universidades
como dos profissionais da engenharia e, como conseqüência, a elucidação
satisfatória das dúvidas ainda existentes quanto à resistência ao cisalhamento dos
solos.
5.7 Fatos Marcantes no Brasil
No Período Colonial, pouco se conhecia a respeito das fundações empregadas nas
edificações do período, segundo Vargas (1998); o que se sabe é que as mesmas
12
eram constituídas por alicerces tradicionais, ou seja, constituídos por pedras
socadas em valas escavadas ao longo das paredes.
Com a chegada da corte portuguesa ao Rio de Janeiro, em 1808, tem-se o início da
fundação de instituições de ensino superior, e, em 1845, a implantação da escola de
Engenharia Civil (VARGAS, 1998). Ainda no século XIX, surge o interesse pelos
estudos geológicos devido principalmente à mineração de ferro, cujo primeiro
registro data de 1874 no livro “Geologia e Geografia Física do Brasil” de Charles
Frederick Hartt.
Assim, constatou-se que no Império, a grande atividade de
Engenharia foi a construção de estradas de ferro, na qual o projeto e a construção
das fundações e das obras de arte faziam-se presentes. Nota-se também o
surgimento de recalques nas construções de cais, que acabam por forçar ao
emprego de novas técnicas para a execução das fundações, onde, pela primeira
vez, empregam-se ensecadeiras e bate-estacas a vapor para a cravação de estacas
de madeira.
Os primeiros prédios com tijolos têm início em Pernambuco no ano de 1850, e o
primeiro prédio com estrutura metálica surge em Recife no ano de 1870: o Mercado
São José, reunindo paredes de tijolos e cobertura metálica. Outros prédios de
grande importância surgidos no período são a Estação da Luz, em São Paulo, e o
Teatro Amazonas, em Manaus (VARGAS, 1998). Esses prédios passam a substituir
o alicerce por sapatas ou blocos de alvenaria de tijolo assentados sobre solo
apiloado com argamassa de pedra a uma profundidade de, pelo menos, 1 metro.
O advento do concreto armado nos primeiros anos do século XX permitiu a
construção de edifícios mais altos e, consequentemente, com maior carga
concentrada, de acordo com Vargas (1998). As estruturas eram apoiadas em
sapatas de concreto armado ou blocos simples, enquanto que nas fundações
profundas há o uso de estacas de madeira ou pré-moldadas de concreto armado. A
construção do cais do porto do Rio de Janeiro inicia-se em 1903 onde, pela primeira
vez, utilizam-se 134 caixões pneumáticos metálicos e armados a seco, com 25 m de
comprimento, cuja cravação é realizada por meio de uma estrutura metálica
montada num pontão flutuante, empregando-se, pela primeira vez no Brasil, ar
comprimido.
13
Na década de 20, há o aparecimento da pesquisa tecnológica. Primeiramente, com
o Gabinete de Resistência dos Materiais da Escola Politécnica de São Paulo, sendo
transformado posteriormente no “Laboratório de Ensaios de Materiais”, no que viria a
se tornar Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) onde, em 1934, surge a divisão
de Mecânica dos Solos (VARGAS, 1998). As fundações de pontes rodoviárias e de
edifícios altos, aliado à necessidade de projetar e construir novos equipamentos de
sondagens para a exploração do subsolo, levou o IPT a desenvolver novas
máquinas adequadas à nova necessidade.
Ainda segundo Vargas (1998), a partir da década de 70, a Seção de Solos e
Fundações do IPT e a Geotécnica S/A, passam a instalar marcos profundos de
referência de nível e pontos para medidas de recalque ao correr do tempo.
Problemas como recalque excessivo, conforme visto no prédio da Companhia
Paulista de Seguros (onde se verificou um desaprumo de mais de 1 m em estaca
cravada em silte mole), atentou para a necessidade da realização de sondagens
para o projeto e execução de fundações de edifícios altos.
A obra máxima da engenharia brasileira, de acordo com Vargas (1998) foi a Ponte
Rio - Niterói, cujo projeto foi elaborado pelo Escritório de Engenharia Antonio Alves
Noronha, em consórcio com projetistas ingleses. Nos tubulões de fundação da obra
em questão foram realizados ensaios de prova de carga de até 200 MPa. A primeira
dessas provas originou um desastre onde, em 1970, morreram dois engenheiros do
IPT e outro do Consórcio Construtor da Ponte Rio - Niterói.
Uma das grandes evoluções da Engenharia no Brasil, bem como em outros países
da América Latina, foi a construção hidrelétrica acompanhada das fundações de
torres de transmissão de energia elétrica (VARGAS, 1998). Como exemplo, pode ser
citada a Usina de Jupiá, em São Paulo, onde tubulões escavados a céu aberto
apresentaram bom desempenho do aspecto técnico e econômico aos solos porosos
não saturados encontrados no Centro-Sul do país.
14
6 CONCEPÇÃO DE OBRAS DE FUNDAÇÕES
Neste capítulo abordam-se os principais aspectos a serem considerados pelo
projetista e discutem-se algumas das principais opções disponíveis para solução dos
problemas de fundação.
6.1 Elementos necessários e critérios de projeto
De acordo com Velloso e Lopes (1998), os elementos necessários para o
desenvolvimento de um projeto de fundações são, resumidamente, topografia,
dados geológico-geotécnicos, dados da estrutura a construir e dados das
construções vizinhas.
Com relação à topografia, segundo Velloso e Lopes (1998), deve-se possuir
levantamento topográfico da área (planialtimétrico), dados sobre taludes e encostas
no terreno que, eventualmente, no caso de um acidente, possam atingir o terreno, e
dados sobre erosões ou evoluções preocupantes na geomorfologia. No aspecto
geológico-geotécnico, deve-se realizar investigação no subsolo, preferencialmente
em etapa preliminar e complementar, e possuir dados geológicos e geotécnicos
como mapas, fotos aéreas e levantamentos aerofotogramétricos, artigos sobre
experiências anteriores na área, da estrutura a construir, deve-se apresentar
informações do tipo e uso destinado da nova obra, sistema estrutural e cargas nas
fundações.
Atenção especial deve ser dada às construções vizinhas, com informações
referentes ao tipo de estrutura e fundações, número de pavimentos, carga média por
pavimento, desempenho das fundações, existência de subsolo e possíveis
conseqüências de escavações e vibrações provocadas pela nova edificação
(VELLOSO; LOPES, 1998). Sabe-se que, nas zonas urbanas, as condições dos
vizinhos constituem frequentemente, o fator decisivo na definição da solução de
fundação. Quando da utilização de fundação profunda ou escoramento de subsolos
15
são previstos, o projetista deve possuir uma idéia da disponibilidade de
equipamentos na região da obra.
As solicitações a que uma estrutura está sujeita podem ser classificadas de formas
diferentes, no âmbito das normas vigentes no Brasil e no exterior, segundo Velloso e
Lopes (1998). No exterior, faz-se a distinção em dois grandes grupos: cargas vivas e
cargas mortas ou permanentes. As cargas vivas são as ditas operacionais,
provenientes da ocupação, armazenamento, passagem de veículos, frenagens etc.;
as cargas ambientais são provenientes de ações da natureza como ventos,
correntes etc., e cargas acidentais são as geradas por colisão, explosão, fogo etc.
No exterior há um grupo adicional, chamado de cargas mortas ou permanentes
(peso próprio, empuxo de terras e água etc.).
No Brasil, de acordo com a norma NBR 8681 (2003), as cargas podem ser assim
classificadas:
a) ações permanentes: são aquelas que ocorrem com valores constantes
durante praticamente toda a vida da obra, como o peso próprio da construção
e de equipamentos fixos, empuxos, esforços devidos a recalques de apoios;
b) ações variáveis: são aquelas que ocorrem com valores que apresentam
variações significativas em torno da média, como as ações devidas ao uso da
obra;
c) ações excepcionais: são aquelas que possuem duração extremamente curta
e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da obra, mas que
precisam ser consideradas no projeto de determinadas estruturas, como, por
exemplo, explosões, colisões, incêndios, enchentes e sismos.
A norma NBR 8681 (2003) estabelece critérios para combinações dessas ações na
verificação dos estados-limites de uma estrutura, a fim de se evitar um desempenho
adequado às finalidades da obra, como forma de evitar os estados limites últimos,
que podem gerar um colapso parcial ou total em determinada obra. Os estados
limites de utilização também devem ser evitados, sempre que possível, pois, caso
contrário, a estrutura pode apresentar fissuras, trincas, fendas e deformações
comprometedoras ao bom uso da obra.
16
Um projeto básico de fundação deve apresentar, segundo Velloso e Lopes (1998),
alguns requisitos básicos para um bom desempenho. O primeiro deles são as
deformações aceitáveis que o elemento de fundação deva suportar, sob as
condições de trabalho, verificando o estado limite de utilização que trata a norma
NBR 8681 (2003). Outro fator importante no projeto é a segurança adequada ao
colapso do solo de fundação. Em certos tipos de obras, um item adicional que deve
ser considerado é a segurança adequada ao tombamento e deslizamento, nos casos
em que forças horizontais elevadas atuam em elementos de fundação superficial,
bem como o nível de vibração compatível com o uso da obra.
6.2 Alternativas de Fundação
As fundações são, convencionalmente, separadas em dois grandes grupos:
fundações superficiais ou diretas e fundações profundas, segundo Velloso e Lopes
(1998). A distinção entre os dois tipos é feita segundo o critério de que uma
fundação profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura da base não atinge a
superfície do terreno, e, ainda segundo a NBR 6122 (1996), classifica as fundações
profundas como aquelas cujas bases estão implantadas a mais de duas vezes sua
menor dimensão, e a pelo menos 3 metros de profundidade.
Quanto aos tipos de fundações superficiais, as mesmas podem ser classificadas em
bloco, sapata, viga de fundação, grelha, sapata associada e radier (VELLOSO;
LOPES, 1998). Bloco é um elemento de fundação de concreto simples,
dimensionado de maneira que as tensões de tração nele produzidas possam ser
resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura. A sapata, construída com
concreto armado, apresenta altura menor que o bloco, utilizando armadura para
resistir aos esforços de tração. A viga de fundação é o elemento da fundação que
recebe pilares alinhados, geralmente de concreto armado, podendo ter seção
transversal tipo bloco (sem armadura transversal), quando são frequentemente
chamadas de baldrames, ou tipo sapatas, armadas, enquanto que as grelhas são
elementos de fundação constituídos por um conjunto de vigas que se cruzam nos
pilares. A sapata associada recebe parte dos pilares da obra, sendo estes pilares
17
não alinhados, ao contrário da viga de fundação. O radier é o elemento da fundação
que recebe todos os pilares da obra. Na Figura 6.1 estão indicados os principais
tipos de fundações superficiais.
Figura 6.1 – Principais Tipos de Fundações Superficiais: (a) bloco, (b) sapata, (c) viga e (d)
radier (Veloso; Lopes, 1998).
Já as fundações profundas são separadas, de acordo com Velloso e Lopes (1998),
em estaca, tubulão e caixão. A estaca é o elemento de fundação profunda
executada com auxílio de ferramentas ou equipamentos, cuja execução pode ser
feita por cravação à percussão, prensagem, vibração ou por escavação, ou ainda,
de forma mista, envolvendo mais de um desses processos. O tubulão possui forma
cilíndrica, com a descida de um operário em, pelo menos, sua fase final de
execução. O caixão é um elemento de fundação de forma prismática, concretado na
18
superfície e instalado por escavação interna. A Figura 6.2 mostra alguns tipos de
fundações profundas.
Figura 6.2 – Fundações Profundas: (a) estaca metálica, (b) estaca pré-moldada de concreto
vibrado, (c) estaca pré-modada de concreto centrifugado, (d) estaca Franki, (e) estaca Strauss,
(f) estaca escavada, (g) tubulão a céu aberto, (h) tubulão a ar comprimido com revestimento
em concreto, (i) tubulão a ar comprimido com revestimento de aço (Veloso; Lopes, 1998).
De acordo com Presa e Pousada (2004), as estacas podem ser do tipo cravadas,
escavadas ou injetadas. O Quadro 6.1 apresenta a classificação dos tipos usuais de
estacas, com ênfase no método executivo de acordo com seu efeito no solo.
19
Quadro 6.1 – Classificação das estacas.
Fonte: Fundações em estacas (Presa; Pousada, 2004).
As fundações mistas são aquelas que associam fundações superficiais e profundas,
como tratam Velloso e Lopes (1998). Pode haver a associação de sapata com uma
estaca, chamada de “estaca T” ou “estapata”, dependendo se há contato entre a
estaca e a sapata, ou não. Há também os radiers estaqueados, que são os radiers
sobre estacas, ou tubulões, que transfere parte das cargas que recebe por tensões
20
de contato em sua base e parte por atrito lateral e carga de ponta das estacas. Na
Figura 6.3 estão indicados alguns tipos de fundação mista.
Figura 6.3 – Fundações Mistas: (a) estaca ligada à sapata, (b) estaca abaixo da sapata, (c)
radier sobre estacas e (d) radier sobre tubulões (Veloso; Lopes, 1998).
6.2.1 Estacas Metálicas
No Brasil as estacas metálicas são constituídas por peças de aço laminado ou
soldado, caracterizadas por perfis I e H, bem como tubos e trilhos, estes últimos
reaproveitados após uso em linhas férreas, desde que não tenham redução de peso
superior a 20% do valor teórico (PRESA; POUSADA, 2004). Os perfis e trilhos
podem ser empregados como peças simples ou compostas, associando vários
elementos. A Figura 6.4 mostra as seções transversais mais utilizadas:
21
Figura 6.4 – Seções transversais de estacas metálicas (Presa; Pousada, 2004).
As emendas das estacas metálicas são feitas por solda utilizando talas, também
soldadas, com eletrodos do tipo OK 46 e OK 48, segundo Presa e Pousada (2004).
A ligação da estaca ao bloco de coroamento, quando se trabalha à compressão, é
feita embutindo-se 20 cm da estaca no bloco e, em seguida, colocando-se uma
armadura de fretagem em forma de espiral, posicionada por cima da armadura de
flexão do bloco. Quando há trabalho de tração, é recomendado a soldagem de
armadura da estaca no bloco, de forma a transmitir a solicitação correspondente por
aderência ao concreto.
As estacas metálicas apresentam custo relativamente elevado, quando comparados
com as pré-moldadas, tanto quanto pelo próprio material como também pela
diferença de comprimento necessário para transferir a carga ao solo (PRESA;
POUSADA, 2004). Seu emprego no Brasil data da década de cinqüenta em muitas
situações nas quais foi verificado que seu uso mostrava-se tecnicamente adequado
com vantagens como a baixa vibração, desempenho à flexão e facilidade de
manipulação, transporte, corte e emenda.
22
Atualmente não se enfrenta o problema de corrosão, pois o fato de as estacas
permanecerem totalmente enterradas em solo natural evita que o oxigênio disponível
nos solos gere reações químicas que possam gerar corrosão, segundo Alonso
(1996) apud Presa e Pousada (2004). A norma NBR 6122 (1996) exige que da
estaca metálica seja descontada uma espessura de 1,5 mm de toda superfície em
contato com o solo, resultando uma área menor que a teórica do perfil. Uma solução
quando a estaca entrar em contato com a água, em locais que sofra erosão ou em
áreas atravessadas por aterros heterogêneos de rejeitos lançados, é o
encamisamento em concreto armado dessa parte da estaca acrescida de uma
extensão de 2 a 3 m dentro do solo natural. Na Tabela 6.1 são mostrados os valores
máximos de cargas estruturais admissíveis de alguns perfis e trilhos, de acordo com
a Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) para uma tensão admissível para o aço de
1200 kgf/cm²:
Tabela 6.1 – Classificação de estacas metálicas
Perfil (CSN)
Peso (N/m)
Área (cm²)
Carga Estrutural Adm (kN)
H 6” x 6”
371,0
47,3
400
I 8” x 4”
273,0
34,8
300
I 10” x 4 5/8”
377,0
48,1
400
I 12” x 5 1/4”
606,0
77,3
700
TR 25
246,5
31,4
250
(200)*
TR 32
320,5
40,9
350
(250)*
TR 37
371,1
47,3
400
(300)*
TR 45
446,5
56,8
450
(350)*
TR 50
503,5
64,2
550
(400)*
TR 57
569,0
72,6
600
(450)*
* Valores para trilhos usados com redução máxima de peso de 20%
Fonte: Fundações em estacas (Presa; Pousada, 2004).
Uma das vantagens das estacas metálicas é a possibilidade de atravessar terrenos
resistentes sem romper e sem grande risco de provocar levantamento de estacas
vizinhas, devido a sua pequena seção transversal, aliada à sua elevada resistência
(PRESA; POUSADA, 2004). Um inconveniente que pode surgir com freqüência
durante a cravação das estacas, por percussão, através dos solos de baixa
23
resistência, é o encurvamento de seu eixo em decorrência da instabilidade dinâmica
direcional, chamado também de drapejamento. Outro grave problema é a ocorrência
de desvios notáveis, quando a ponta da estaca encontra camadas muito inclinadas
de rocha dura ou blocos de rocha.
Ainda segundo o autor, quando os perfis metálicos atravessam camadas espessas
de argila mole e apóiam-se em solo de alta resistência ou rocha, recomenda-se
aumentar sua área de ponta mediante solda de segmentos de perfis (PRESA;
POUSADA, 2004). Esta solução não provoca amolgamentos, nem tampouco
grandes deslocamentos transversais durante a cravação da estaca, evitando
desconfinamento do fuste e minimizando os problemas de desaprumo e flambagem.
6.2.2 Estacas Pré-Moldadas de Concreto
As estacas pré-moldadas de concreto são aquelas cuja moldagem é realizada em
fábrica, onde se observam melhores condições de cura e adensamento do concreto,
possuindo área adicional para moldagem e armazenamento (PRESA; POUSADA,
2004). Esses cuidados possibilitam a obtenção de estacas com concreto de maiores
resistências de cálculo à compressão, da ordem de 6,0 a 11,0 MPa e que permitirem
reduções da seção transversal para uma mesma capacidade de carga. São
utilizados atualmente seções de 17 cm x 17 cm a 35 cm x 35 cm, que permitem
cargas estruturais admissíveis da ordem de 400 a 1000 kN, cargas estas que
somente podem ser adotadas se a estaca for cravada até profundidades
compatíveis com a transferência de carga para o solo que lhe dará suporte.
Ainda segundo os autores, as estacas pré-moldadas de concreto devem ser sempre
armadas e com simetria radial, pois essa armadura é necessária para a resistência
às tensões resultantes do transporte, manuseio e cravação. As estacas mais
comuns são de seção quadrada, usando-se também as de seção octogonal e
circular, conforme visto na Figura 6.5. Como o peso unitário das estacas maciças é
proporcional ao quadrado do lado ou diâmetro, seu uso tem-se limitado praticamente
a seções máximas de 35 x 35 cm, quando é quadrada, e de 40 cm de diâmetro,
quando é circular. Para diâmetros maiores são utilizadas seções vazadas ou
24
anelares. Nos casos correntes, para reduzir ao máximo a armadura, tem-se usado a
sistemática de levantar as estacas por um ou dois ganchos situados em pontos que
permitam obter igualdade dos módulos dos momentos fletores máximos positivos e
negativos. Para atender a esse critério, no caso de um gancho, o levantamento deve
dar-se por um ponto situado a 1/3 da extremidade e, no caso de dois ganchos, o
levantamento deve ocorrer por dois pontos situados a 1/5 da respectiva extremidade
(levantamento pelos quintos).
Figura 6.5 – Seções transversais de estacas pré-moldadas: (a) Retangular, (b) Octogonal, (c)
Circular e (d) Anelar (Presa; Pousada, 2004).
As estacas pré-moldadas de concreto podem ser confeccionadas em concreto
armado (de uso amplo e generalizado) ou protendido, e adensado por vibração (de
uso mais corrente) ou ainda por centrifugação (com seção vazada ou anelar),
conforme Presa e Pousada (2004). O uso de estacas pré-moldadas de concreto
protendido no Brasil data de 1958, e, dois anos mais tarde, começa-se a empregar
estacas pré-moldadas de concreto centrifugado, inicialmente, com diâmetros de 25 a
40 cm e, posteriormente, de 20 a 70 cm, usando-se um sistema patenteado para
emenda por solda, constituído por um anel de aço dotado de barras que servem
para traspasse com a armadura longitudinal da estaca. As cargas estruturais
admissíveis usualmente utilizadas nas estacas pré-moldadas centrifugadas variam
entre 500 e 1700 kN, para diâmetros de 25 a 60 cm. O processo de adensamento
por centrifugação ainda hoje é utilizado por poucas empresas no país, razão pela
qual é pouco difundido. A Figura 6.6 mostra a disposição da armadura em estacas
pré-moldadas.
25
Figura 6.6 – Disposição da armadura em estacas pré-moldadas (Presa; Pousada, 2004).
Para permitir a desforma e o estoque das estacas mais cedo em fábrica, a cura
inicial do concreto é feita a vapor, tanto nas estacas vibradas quanto nas
centrifugadas, promovendo um ganho de resistência nas primeiras horas, porém
sem diminuir o tempo necessário para que o concreto atinja sua resistência final,
sendo necessário garantir que as estacas permaneçam armazenadas durante um
período que independe do processo inicial de cura (PRESA; POUSADA, 2004). De
um modo geral, as estacas pré-moldadas de concreto só podem ser cravadas no
terreno, pelo menos, 21 dias após a concretagem, exceto se forem empregados
cimentos de alta resistência, aditivos ou dosagens especiais que garantam a
qualidade.
As estacas pré-moldadas de concreto são recomendadas onde o subsolo apresente
camadas de argilas moles e espessas, onde sua cravação empregue martelos
pesados de 3 a 7 tf em queda livre, utilizando-se, sempre que possível, um capacete
para a cravação em melhores condições e com maior penetração em solos
resistentes (PRESA; POUSADA, 2004). Atualmente os fabricantes de estacas prémoldadas de concreto dispõem, normalmente, de juntas de ligação (emendas por
solda, por luva ou por encaixe) que permitem construir e cravar estacas de grande
comprimento mediante emendas de elementos padronizados (normalmente com 10
a 12 m de comprimento). Essas juntas para emendas também possuem aplicação
nos casos de estanqueamento de profundidade variável, entretanto, como o uso de
26
emendas representa um custo econômico adicional e uma redução do rendimento, a
sua utilização só deve ser feita quando seja imprescindível.
Deve-se ressaltar que a norma NBR 6122 (1996) recomenda que a emenda seja do
tipo soldável, conforme demonstrado na Figura 6.7, só tolerando emendas por luva
ou por encaixe quando não haja esforços de tração, tanto na fase de utilização como
na de cravação, de modo a evitar problemas como os que ocorrem, por exemplo,
quando há levantamento devido à cravação de estacas vizinhas em argilas rijas ou
duras.
Figura 6.7 – Emenda por solda de estacas pré-moldadas de concreto (Presa; Pousada, 2004).
A cravação em terrenos resistentes é executada com perfuração prévia com
diâmetro pouco menor que o da estaca; em áreas que apresentem areias compactas
pode-se empregar o processo da “lançagem”, onde são utilizados jato de água
simultaneamente com a aplicação de golpes de martelo ou pilão, de acordo com
Presa e Pousada (2004). Para a cravação de estacas pré-moldadas de concreto em
perfis geotécnicos com camadas resistentes pode ser preciso utilizar uma estaca
27
mista, constituída por segmento pré-moldado de concreto ligado a outro metálico,
onde a parte metálica é soldada na extremidade da estaca pré-moldada para
garantir a cravação até determinada profundidade, permitindo um adequado
embutimento numa camada de argila média a dura, sem provocar o levantamento de
estacas próximas. Um outro caso consiste na aplicação do segmento metálico na
ponta da estaca pré-moldada, para que a estaca seja cravada até atingir a rocha,
sem romper o segmento de concreto. A Figura 6.8 ilustra o caso de estacas mistas
de elementos pré-moldados de concreto e aço.
Figura 6.8 – Estacas mistas de elementos pré-moldados de concreto e aço (Presa; Pousada,
2004).
28
6.2.3 Estacas Franki
Desde seu surgimento no Brasil no ano de 1935, a estaca Franki sofreu diversas
melhorias e adaptações, com ampla utilização até a década de setenta, segundo
Presa e Pousada (2004). Com o término de sua licença de patente em 1960 a
estaca passa para o domínio público.
O procedimento de execução consiste fundamentalmente na cravação de um tubo
metálico fechado na parte inferior por uma bucha ou tampão de brita e areia,
mediante o impacto de repetidos golpes de um pilão contra a referida bucha ou
tampão (PRESA; POUSADA, 2004). A profundidade final da cravação é controlada
através da verificação da nega do tubo nos últimos metros de cravação. Terminada a
cravação, o tubo é preso à torre do bate-estaca por meio de cabos de aço onde a
bucha é expulsa, com posterior execução da base obtida apiloando-se fortemente
(com energia mínima de 2,5 MNm/ 0,15 m³, para fustes de diâmetro < 45 cm, ou de
5,0 MNm / 0,15 m³ para fustes > 45 cm) pequenas e sucessivas quantidades de
concreto (mínimo de 0,09 a 0,45 m³) para fustes com diâmetros de 30 a 60 cm.
De acordo com Presa e Pousada (2004), após a execução da base alargada é
colocada a armadura (sempre empregada por motivos de ordem construtiva,
independente da necessidade estrutural ou não), ajustando-a para incorporá-la na
base e ao mesmo tempo instalar o cabo de controle de armação numa de suas
barras, iniciando-se a seguir a concretagem do fuste. Faz-se lançamento sucessivo
de pequenas quantidades de concreto e simultânea recuperação do tubo à medida
que se apiloam as camadas. A concretagem do fuste é estendida até cerca de 30 cm
acima da cota de arrasamento. Deve-se atentar para o concreto utilizado na
execução, pois o mesmo deve possuir um consumo mínimo de cimento de 350
kg/m³ e baixo teor água/ cimento (a/c = 0,25 para a base alargada e 0,45 para o
fuste) resultando num concreto de slump 0 que permitirá o adensamento por forte
apiloamento. Para a execução da estaca Franki é utilizada um bate-estaca de torre,
com altura de 13 a 30 m, dotado de motor e guincho com capacidade de 70 a 180 N,
bem como mecanismo de movimentação. Todo o processo executivo pode ser
visualizado conforme Figura 6.9.
29
Figura 6.9 – Fases de execução das estacas tipo Franki (Presa; Pousada, 2004).
Conforme Presa e Pousada (2004), a carga de trabalho das estacas Franki pode ser
superior devido principalmente:
•
a cravação com ponta fechada isola o tubo de revestimento da água do
subsolo;
•
base alargada, que garante maior resistência de ponta que todos os outros
tipos de estaca;
•
o apiloamento da base, nos solos arenosos, compacta o solo e alarga a base
em todas as direções, aumentando a resistência de ponta de estaca e, nos
solos argilosos, com a expulsão da água;
•
o apiloamento do concreto contra o solo no momento da formação do fuste da
estaca compacta o solo em volta da mesma, aumentando o atrito lateral;
•
o comprimento da estaca pode ser facilmente ajustado durante a cravação.
30
Os inconvenientes principais da estaca Franki são, segundo Presa e Pousada
(2004):
a) Estrangulamento do fuste, na concretagem através de camadas espessas de
solos muito moles, devido a invasão de água ou lama no fuste;
b) Ruptura por tração do concreto ou perda da continuidade no contato da base
com o fuste devido ao lançamento, causado pela cravação de estacas
vizinhas em terrenos de maior consistência, conforme visto na Figura 6.10.
Figura 6.10 – Levantamento de estacas Franki vizinhas em argilas rijas ou duras (Presa;
Pousada, 2004).
6.2.4 Estacas Escavadas tipo Strauss
As estacas moldadas no local, tipo Strauss, são estacas executadas com
revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do
solo, podendo ser em concreto simples ou armado (BARROS, 2003). São usadas
para resistir a esforços verticais de compressão, de tração ou ainda, esforços
31
horizontais conjugados ou não com esforços verticais. As principais características
das Estacas Strauss são:
•
reduzida trepidação e, conseqüentemente, pouca vibração nas edificações
vizinhas à obra;
•
possibilidade de execução da estaca com o comprimento projetado,
permitindo cotas de arrasamento abaixo da superfície do terreno;
•
facilidade de locomoção dentro da obra;
•
permite conferir durante a percussão, por meio de retirada de amostras do
solo, a sondagem realizada;
•
permite verificar, durante a perfuração, a presença de corpos estranhos no
solo, matacões e outros, possibilitando a mudança de locação antes da
concretagem;
•
capacidade de executar estacas próximas às divisas do terreno, diminuindo
assim, a excentricidade nos blocos.
O processo executivo se inicia com a abertura de um furo no terreno, utilizando o
soquete até 1,0 a 2,0 m de profundidade, para colocação do primeiro tubo, dentado
na extremidade inferior, denominado coroa (BARROS, 2003). Em seguida,
aprofunda-se o furo com golpes sucessivos da sonda de percussão, retirando-se o
solo abaixo da coroa. De acordo com a descida do tubo metálico, quando
necessário, é rosqueado o tubo seguinte, e prossegue-se na escavação até a
profundidade determinada.
Na concretagem, segundo Barros (2003), o concreto é lançado no tubo até se obter
uma coluna de 1,0 m e faz-se o apiloamento do material com o soquete, formando
uma base alargada na ponta da estaca. Para formar o fuste, o concreto é lançado na
tubulação e apiloado, enquanto que as camisas metálicas são retiradas com o
guincho manual. A concretagem é feita até um pouco acima da cota de arrasamento
da estaca, onde será colocado barras de aço de espera para ligação com blocos e
baldrames na extremidade superior da estaca. Finalmente, remove-se o concreto
excedente acima da cota de arrasamento, quebrando-se a cabeça da estaca com
ponteiros metálicos. A Figura 6.11 demonstra o método executivo da estaca Strauss:
32
Figura 6.11 – Processo de execução de estaca Strauss (ABMS, 2004).
Quanto ao dimensionamento, a determinação das seções, as localizações e
profundidades
serão
fornecidas
pelo
calculista
das
fundações,
com
seu
dimensionamento de acordo com a NBR 6118 – “Projeto e Execução de Obras de
Concreto Armado” e NBR 6122 - “Projeto e Execução de Fundações” (1996). As
estacas do tipo Strauss estão disponíveis no mercado com cargas e características
técnicas de acordo com a Tabela 6.2:
Tabela 6.2 – Classificação de estacas Franki
Diâmetro do tubo de Diâmetro da estaca
Carga nominal
revestimento
(cm)
x 10 kN
22
25
20
28
32
30
32
38
40
35
42
50
40
45
60
Fonte: Manual de Especificações (ABEF, 1999).
A estaca Strauss apresenta vantagem pela leveza e simplicidade do equipamento
que emprega, podendo ser utilizada em locais confinados, em terrenos acidentados
ou ainda no interior de construções existentes, com pé direito reduzido (BARROS,
2003). O processo não causa vibrações, o que é de muita importância em obras em
que as edificações vizinhas, onde de acordo a natureza e características do subsolo,
33
sofreriam danos sérios com essas vibrações. Por ser moldada no local, fica acabada
com comprimento certo, arrasada na cota prevista, não havendo perda de material
nem necessidade de suplementação. A facilidade de execução em solo acima do
nível da água e o custo relativamente baixo são atrativos para a execução desse tipo
de estaca. Como desvantagens a estaca do tipo Strauss apresenta dificuldade na
execução abaixo do nível da água, além de apresentar menor capacidade de carga
quando comparadas a estacas pré-moldadas de concreto e Franki além de
dificuldade na cravação em solos com elevada resistência.
6.2.5 Estacas Escavadas tipo Hélice Descontínua
Na década de 70 houve o surgimento dos primeiros equipamentos de trado espiral
ou hélice descontínua, que escavam e extraem o material, utilizando como elemento
de escavação e extração hélices ou lâminas (PRESA; POUSADA, 2004). O
procedimento executivo consiste na introdução da hélice no terreno por giro até
perfurar-se uma extensão igual ao equipamento da hélice, em geral 2 m, retirandose a mesma cheia do material, removido das lâminas por giro reverso. Há diversos
tipos de hélice para cada valor da dureza do material a ser perfurado.
Ainda conforme Presa e Pousada (2004), as vantagens do uso desse tipo de
estacas residem na ausência de vibrações, bem como grande mobilidade e
rendimento do equipamento, permitindo rendimentos de 80 a 100 m por turno.
6.2.6 Estacas Escavadas Tubadas
Quando há a necessidade de contenção da perfuração mediante a entubação,
surgem as vantagens da rotação a seco, onde um sistema disposto por máquinas
especiais para a cravação de tubo executará o serviço (PRESA; POUSADA, 2004).
Quanto à cravação, as estacas escavadas tubadas podem ser de dois tipos:
34
•
martelos vibratórios ou percussão para cravação da camisa: sistema em que
a camisa é cravada até a profundidade requerida mediante a aplicação de
vibração ou percussão por martelos vibratórios, com o material retirado do
interior do tubo por rotação a seco ou mediante uma colher de valvas ou
cureta de valvas (semelhante a clam-shell para a seção circular), sendo, em
seguida, introduzida a armadura. A concretagem é realizada à medida que o
tubo é retirado pela máquina entubadora. Apesar da execução rápida, o
sistema possui limitações em locais onde não seja permitida a cravação por
vibração, como pedregulhos;
•
sistema Benoto de camisa metálica: concomitante com a escavação do
sistema metálico faz-se a escavação interna do fuste.
6.2.7 Estacas Escavadas com Lama Tixotrópica ou Bentonítica
A partir da década de sessenta tem início no Brasil o uso de estacas escavadas com
lama bentonítica, empregadas em fundações de seção circular de grandes
diâmetros, denominados estacões, e, posteriormente, em estacas de grande seção
retangular (barretes), segundo Presa e Pousada (2004).
Ainda segundo os autores, as principais funções da lama bentonítica na execução
de estacas escavadas são:
•
contenção ou suporte das paredes e do fundo por ação hidrostática sobre as
superfícies de contato, eliminando a necessidade de camisas no fuste;
•
facilidade de deslocamento;
•
facilidade de bombeamento pelo fato de o concreto ser mais fluido;
•
manutenção dos resíduos da escavação em suspensão, evitando a deposição
no fundo da estaca ou nas tubulações do sistema.
A lama bentonítica é obtida normalmente por mistura de bentonita em pó,
concentrada cerca de 3% a 8%, com água através de misturadores de alta
turbulência (PRESA; POUSADA, 2004), apresentando características como:
35
•
estabilidade da mistura, gerada pela falta de decantação das partículas
bentoníticas por longo período de tempo;
•
rápida formação de película impermeável, também chamada de cake, em
contato com a superfície como a dos solos;
•
propriedade tixotrópica, ou seja, capacidade de apresentar comportamento
igual ao de um líquido e de gel.
A norma NBR 6122 (1996) fixa parâmetros para as características da lama
bentonítica a se empregar nas estacas:
•
Densidade de 1,025 a 1,10 g/cm²;
•
Viscosidade de 30 a 90 s;
•
pH de 7 a 11;
•
cake com valor variando entre 1,0 a 2,0 mm;
•
Teor de areia menor ou igual a 3%.
Quanto às características do concreto, a mesma NBR 6122 (1996) também
estabelece os critérios para as características do concreto ao ser executado de
forma submersa com o auxílio de tremonha:
•
abatimento ou slump de 20 ± 2 cm;
•
diâmetro máximo do agregado deve ser menor ou igual a 10% do diâmetro
interno do tubo tremonha;
•
porcentagem de areia (natural) de 35% a 45% do peso total dos agregados;
•
consumo de cimento maior ou igual a 400 kg/m³;
•
fator água/cimento inferior a 0,60.
As estacas escavadas com lama bentonítica, com diâmetros da ordem de 1,5 m a
2,0 m são denominadas estacões e permitem cargas estruturais admissíveis de 1,0
a 8,0 MN, segundo Presa e Pousada (2004). As estacas barretes são aquelas cujas
seções são retangulares ou alongadas podem alcançar 2,50 m x 1,20 m podem
apresentar também a mesma capacidade de carga dos estacões, diferindo somente
quanto à forma de cravação, onde se utiliza equipamentos do tipo colher bivalve ou
clam-shell. Estacas barretes de grandes dimensões retangulares podem alcançar
elevadas tensões da ordem de 20 MPa.
36
A execução compreende, conforme a Figura 6.12, a (a) escavação com lama, (b)
colocação de armadura, concretagem submersa com o auxílio de tubo tremonha
(GOLOMBEK, 1985; SALES, 1996 apud PRESA; POUSADA, 2004):
Figura 6.12 – Fases da escavação das estacas com lama betonítica (Presa; Pousada, 2004).
A utilização de lamas possui alguns cuidados, como a limpeza do fundo da
escavação antes do início da concretagem submersa e limitação em solos de grande
permeabilidade, sendo o último devido ao fato de a lama se perder pelo terreno sem
chegar a formar o cake na parede para uma melhor contenção da parede (PRESA;
POUSADA, 2004). Em estacas apoiadas na rocha, deve-se realizar a limpeza
utilizando-se o air lift para a garantia de melhor aderência entre o concreto com a
rocha, segundo a Figura 6.13:
37
Figura 6.13 – Limpeza do fundo da escavação (Presa; Pousada, 2004).
6.2.8 Estacas Escavadas Tipo Hélice Contínua
A partir da segunda metade da década de 1970, houve o surgimento e difusão da
hélice contínua nos países desenvolvidos (PRESA; POUSADA, 2004). No Brasil
essa técnica de deslocamento lateral do solo in loco, que descarta o uso de tubo de
revestimento temporário, foi introduzida a partir da década de noventa do século XX.
Quanto à execução, o método do sistema de hélice contínua consiste em perfurar o
terreno com uma hélice de comprimento sempre superior ao da estaca a ser
construída, segundo Presa e Pedroso (2004). A haste de perfuração é composta por
uma haste espiral unida a um tubo central com diâmetro variando entre 10 a 13 cm,
dispondo em sua extremidade inferior de uma tampa removível, presa a haste por
uma corrente, permitindo sua recuperação no final da execução. A introdução da
hélice continua é feita mediante a aplicação de um torque apropriado para vencer a
resistência do solo atravessado. Alcançada a profundidade requerida para a
perfuração, é iniciado o bombeamento do concreto através do tubo central,
preenchendo a cavidade deixada pela hélice à medida que a mesma vai sendo
38
extraída do terreno, de modo a não girar ou girando lentamente no mesmo sentido
da perfuração, conforme Figura 6.14.
Figura 6.14 – Seqüência executiva para estaca hélice contínua (Fundesp, s.d).
O fuste não fica desprotegido em momento algum da execução, visto que a estaca é
concretada simultaneamente com a extração da hélice, trazendo junto o material
escavado (PRESA; POUSADA, 2004). Essa metodologia de perfuração permite a
execução em terrenos coesivos e arenosos, na presença ou não de lençol freático,
atravessando até solos resistentes com NSPT da ordem de 30 a 50, dependendo do
equipamento utilizado.
Ainda segundo Presa e Pousada (2004), o concreto normalmente utilizado
apresenta slump entre 20 e 24 cm, consumo mínimo de cimento de 400 kg/m³ e fck
= 20 MPa. Após a concretagem a armadura, em forma de gaiola, é introduzida na
estaca por gravidade ou com o auxílio de um pequeno pilão ou vibrador. O
equipamento para a cravação da hélice no terreno é constituído por um guindaste de
esteiras, sendo nele montada a torre vertical de altura apropriada à profundidade da
estaca, conforme demonstrado na Figura 6.15.
39
Figura 6.15 – Equipamentos para cravação de estacas hélice contínua (Fundesp, s.d).
Comercialmente, as estacas hélice possuem diâmetro de 35 a 180 cm, para cargas
de trabalho de 400 a 15270 kN, respectivamente, porém, nota-se maior economia
para diâmetros na faixa de 45-65 cm, o que explica a grande difusão alcançada por
este sistema (PRESA; POUSADA, 2004).
De acordo com Presa e Pousada (2004), a grande vantagem deste sistema reside
em sua rapidez de execução, permitindo rendimentos com produtividade de até 150
metros por turno. Em contrapartida, a limitação desse sistema esbarra em solos
muitos resistentes, o que eventualmente pode ser feito empregando-se a potência
da hélice a ser usada. Outro fator que pode esbarrar é a altura da torre, fator
limitante em interferências como linhas de transmissão, por exemplo.
40
6.2.9 Estacas Injetadas Tipo Raiz e Microestacas
De acordo com Alonso (1998), no grupo das estacas escavadas injetadas estão
inseridas estacas perfuradas e moldadas in loco, cujas técnicas acabam por
diferenciá-las em estaca raiz e microestacas.
As estacas raiz são aquelas em que, imediatamente após a moldagem do fuste, são
aplicadas injeções de ar comprimido, ao mesmo tempo em que é removido o
revestimento (ALONSO, 1998). Utiliza-se pressões baixas, inferiores a 0,5 MPa,
visando garantir a integridade da estaca.
A estaca raiz é uma estaca concretada in loco, com diâmetro acabado variando de
80 a 450 mm e de elevada tensão de trabalho do fuste, constituído de argamassa de
areia e cimento, sendo inteiramente armada ao longo de todo o seu comprimento
(Fundesp, s.d.). Caracteriza-se por atravessar terrenos de qualquer natureza,
inclusive concreto armado, rochas ou matacões, podendo, inclusive, ser executada
em direção vertical ou inclinada.
Seu método executivo se faz com o uso de rotação ou rotopercussão com circulação
de água, lama bentonítica ou ar comprimido (Fundesp, s.d.). Completada a
perfuração com revestimento total do furo, é colocada a armadura necessária ao
longo da estaca, procedendo-se a concretagem do fuste com a correspondente
retirada do tubo de revestimento. A concretagem é executada de baixo para cima,
aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente controlada e variável em
função da natureza do terreno. Com este procedimento, além de se aumentar
substancialmente o valor do atrito lateral, garante-se também a integridade do fuste,
permitindo que se considere a resistência da argamassa no dimensionamento
estrutural da estaca, conseguindo-se, deste modo, uma sensível redução na
armadura e, consequentemente, no custo final da estaca. A Figura 6.16 mostra a
seqüência executiva de uma estaca raiz.
41
Figura 6.16 – Seqüência executiva de estaca raiz (Fundesp, s.d).
42
Dentre os vários tipos de estaca injetada, com e sem pressão mantida, podemos
afirmar que a estaca raiz apresenta a menor relação custo / carga, além de
facilmente permitir o controle de qualidade realizado através de provas de carga
(Fundesp, s.d.). Como principais vantagens técnicas, as estacas raiz, devido ao
processo de perfuração, não provocam vibrações nem qualquer tipo de
descompressão do terreno em conjunto com o reduzido tamanho do equipamento, o
que torna seu uso apropriado em casos especiais como reforço de fundações,
fundações de obras com vizinhanças sensíveis a vibrações ou poluição sonora, ou
em terrenos com presença de matacões e para obras de contenções de talude.
A existência de modernos equipamentos que permitem a execução de estacas raiz
com altas médias de produtividade e o uso de cargas de trabalho de até 1500 kN
aumentaram muito a competitividade da estaca raiz perante os demais tipos
disponíveis no mercado, além de possuir a vantagem de resistir a cargas de tração
muito elevadas, sendo ideal para as fundações de várias obras especiais, desde
torres de linha de transmissão até plataformas de petróleo (Fundesp, s.d.).
As microestacas são caracterizadas por empregar tecnologia de tirantes injetados
em múltiplos estágios, utilizando válvulas múltiplas denominadas manchetes, onde,
em cada estágio, a abertura das válvulas garanta a injeção de argamassa, de
acordo com Alonso (1998). São armadas com tubo metálico, o qual garante a
armação da estaca e posiciona as válvulas manchete para a injeção de argamassa.
Para baratear o custo das microestacas, pode-se substituir o tubo de aço por PVC
rígido, porém com a obrigatoriedade do uso de armadura, pois o PVC não possui
função estrutural.
As estacas escavadas injetadas diferenciam-se das escavadas e cravadas, segundo
Alonso (1998), por apresentar três fatores:
a) possibilidade de execução em inclinações maiores, podendo estar entre 0 a
90º;
b) garantia de densidade de armadura superior às estacas de concreto armado,
pois o processo de perfuração permite atingir grandes profundidades e em
43
terrenos de alta resistência, incluindo rocha, o que lhes confere maior nível de
carga transmitida ao solo por atrito lateral, em comparação com outras
estacas de mesmo diâmetro;
c) possibilidade de utilizar a mesma carga de trabalho à tração e à compressão,
desde que o fuste esteja armado.
6.2.10 Tubulões
Os tubulões são elementos de fundação de grande porte constituídos por um poço,
podendo possuir revestimento ou não, aberto no terreno e geralmente dotado de
uma base alargada (ALONSO; GOLOMBEK, 1998), havendo a descida de operário
para completar a geometria da escavação ou fazer a limpeza de solo. Basicamente,
os tubulões são divididos em dois tipos básicos: céu aberto (normalmente sem
revestimento) e a ar comprimido, podendo ser revestido com camisa de concreto ou
por camisa metálica de aço.
Os tubulões a céu aberto tiveram grande emprego com o surto da construção na
região da Avenida Paulista, em São Paulo, e posteriormente em Brasília, segundo
Alonso e Golombek (1998). Esses tubulões podem ser escavados de forma manual
ou mecanizados, sendo executados com revestimento de concreto, onde o fuste
apresenta seção circular com diâmetro mínimo de 70 cm para a entrada e saída de
funcionário para a escavação manual da base, cujo formato pode ser circular ou em
forma de falsa elipse. No caso de haver somente carga vertical, coloca-se somente
armadura de topo para ligação com o bloco de coroamento.
Os tubulões a ar comprimido são executados onde haja água e não seja possível
sua retirada devido ao risco de desmoronamento das paredes do fuste, sendo
empregados os tubulões revestidos com camisa de concreto ou aço (ALONSO;
GOLOMBEK, 1998), conforme mostrado na Figura 6.17. Sua utilização se deu em
larga escala a partir da década de 40 em obras de edificações e de arte, hoje sendo
utilizada somente em obras de arte distante do perímetro urbano. Um cuidado a ser
tomado refere-se à pressão máxima de ar comprimido empregada, devendo ser de
340 kPa, razão pela qual estes tubulões possuem profundidade limitada a 34 m
44
abaixo do nível d´água onde se verifica que profundidades superiores geram
pressões mais elevadas, representando grandes riscos à saúde humana.
Figura 6.17 – Geometria de tubulão a ar comprimido (Alonso; Golombek, 1998).
De acordo com Alonso e Golombek (1998), basicamente os tubulões a ar
comprimido podem ser divididos em ar comprimido com camisa de concreto e ar
comprimido com camisa de aço.
45
No tubulão a ar comprimido com camisa de concreto todo o processo executivo,
incluindo desde a escavação da camisa até a abertura e concretagem, é feita
manualmente, onde os operários retiram a terra com o auxílio de um balde a céu
aberto até se encontrar o nível de água e, a seguir, o processo continua sob ar
comprimido (ALONSO; GOLOMBEK, 1998). Atingida a profundidade da base, a
camisa de concreto deve então ser escorada durante o serviço de alargamento para
evitar desmoronamentos de terra.
Ainda segundo Alonso e Golombek (1998), na execução de tubulão a ar comprimido
com camisa de aço, a cravação pode ser feita usando-se martelos vibratórios por
percussão ou pelo sistema Benoto, que consiste na escavação interna do fuste
utilizando-se
uma
espécie
de
clam-shell
acoplado
a
um
guindaste
concomitantemente com a cravação da camisa metálica auxiliada por um
equipamento auxiliar que impõe movimento rotacional oscilatório ao tubo, reduzindo
o atrito lateral e realizando a cravação no terreno. Para tanto, a camisa metálica
possui em sua extremidade inferior uma chapa dentada sobressalente denominada
faca e, conforme vão se cravando as camisas, novos segmentos vão sendo
soldados até que se atinja a profundidade para o alargamento da base.
Com relação à base do tubulão, a NBR 6122 (1996) recomenda que a mesma seja
dimensionada de modo a evitar alturas H superiores a 2 m, admitindo-se valores
superiores somente em casos excepcionais, conforme demonstrado na Figura 6.18.
Outra recomendação refere-se ao caso de tubulões com bases assentadas em cotas
variáveis, os quais serão executados a partir da cota mais profunda até a mais rasa.
Figura 6.18 – Geometria de tubulão (Alonso; Golombek, 1998).
46
Como principais vantagens da adoção de solução de fundações por tubulões
destacam-se o baixo custo de mobilização e desmobilização, baixo nível de
vibrações e ruídos, possibilidade de amostragem e classificação dos materiais do
subsolo e também da alteração da geometria inicialmente prevista, ou seja, o
diâmetro e comprimento de cada elemento. Um empecilho que pode surgir é a
elevação de nível d´água na escavação do tubulão, o qual pode ser executado
desde que a água seja eliminada do local por meio de bombeamento ou de forma
manual, e que haja garantia para a execução da base sem riscos de
desmoronamentos.
6.3 Escolha da Alternativa de Fundação – Critérios Gerais
Algumas características da obra podem impor certo tipo de fundação (VELLOSO;
LOPES, 1998). Se, por exemplo, em determinado subsolo se encontrou argila mole
até uma profundidade considerável, pode-se concluir que uma fundação em estacas
seja a melhor solução a ser empregada. Outras características podem permitir uma
variedade de soluções, cuja escolha deve-se basear no menor custo e menor prazo
de execução.
Neste estudo de alternativas, podem-se incluir diversos tipos de fundação superficial
– ou mais de um nível de implantação – bem como vários tipos de fundação
profunda, de acordo com Velloso e Lopes (1998). Na avaliação de custos e prazos é
prudente considerar escavações e reaterros.
As sapatas e blocos são os elementos de fundação mais simples e mais econômicos
(VELLOSO; LOPES, 1998). Os blocos são ainda menos onerosos que as sapatas
para cargas reduzidas, quando o maior consumo de concreto é pequeno e justifica a
eliminação de armação, não havendo, porém, restrição ao seu emprego para cargas
elevadas. Uma fundação associada é adotada quando as áreas da sapata
imaginadas para os pilares se aproximam uma das outras ou mesmo se
interpenetram ou se deseja uniformizar os recalques, por meio de fundação
associada. Ainda se as condições anteriores não forem suficientes para as
47
necessidades da obra, pode-se adotar sapata associada nesta área e fundações
isoladas no restante da obra, ou ainda, caso o projetista assim desejar, optar-se pelo
uso do radier, indicado quando a área total de fundação ultrapassar metade da área
da construção, de acordo com Velloso e Lopes (1998).
Há uma grande variedade de estacas para fundações, segundo Velloso e Lopes
(1998) e, com certa freqüência, há a apresentação de um novo tipo de estaca no
mercado, notando-se também uma evolução na técnica de execução das mesmas. A
execução de estacas é uma atividade especializada da Engenharia, e o projetista
precisa conhecer as firmas executoras e seus serviços para projetar fundações
dentro das linhas de trabalho dessas firmas. O Quadro 6.2 representa a carga
estrutural admissível em tonelada-força que cada uma das estacas pode suportar.
Quadro 6.2 – Carga estrutural admissível.
Fonte: Fundações em estacas (Presa; Pousada, 2004).
Para a correta escolha da estacas deve-se ter em mente que as cargas de trabalho
correspondem ao aspecto estrutural da estaca e que, de acordo com o fabricante, as
cargas de trabalho podem variar para um mesmo tipo (VELLOSO; LOPES, 1998).
Na escolha do tipo de estaca é preciso levar em conta o nível da carga dos pilares e
a ocorrência de outros esforços além da compressão, como a tração e flexão.
Características do subsolo podem interferir na escolha das estacas. Em argilas muito
moles pode haver dificuldade na execução de estacas de concreto moldadas in situ.
48
Em solos muito resistentes, que apresentem alto grau de compactação ou com
pedregulhos, pode haver dificuldade na cravação de estacas ou mesmo seu
impedimento, verificando a mesma situação em solos com matacões e em terrenos
onde o nível do lençol d´água seja elevado. Em aterros recentes sobre camadas
moles, verificando-se o surgimento de atrito negativo (situação na qual há recalque
na região circunscrito às estacas devido a rebaixamento de lençol freático ou o
amolgamento de argilas moles), a melhor solução será o uso de estacas mais lisas
com tratamento betuminoso.
Ainda de acordo com Velloso e Lopes (1998), devem ser observadas as
características do local da obra. Um terreno acidentado e com obstrução na altura
pode dificultar o acesso de equipamentos. O custo do transporte de equipamento
pesado pode ficar mais oneroso caso a obra seja distante de um grande centro.
Deve-se também atentar-se à ocorrência de lâmina d´água. As construções vizinhas
também podem contribuir na escolha do tipo das fundações, pois a existência de
subsolos demanda em maior profundidade de fixação. O estado do imóvel pode ser
determinante na escolha do melhor método, pois a presença de patologias, como
trincas e fissuras, demandam uma maior sensibilidade aos tipos que requeiram
cravação por vibração.
6.4 Concepção de Projeto e Condicionantes Especiais
Segundo Velloso e Lopes (1998) é interessante estudar mais de uma alternativa de
fundação e comparar custos e prazos de execução. A obra pode apresentar
condições especiais que podem influenciar a concepção do projeto, como, por
exemplo, a existência de pilares junto às divisas ou pavimento de subsolo no prédio.
No caso de edifícios sem subsolos e afastados das divisas, não há condicionantes
especiais e o projetista precisa considerar apenas os critérios gerais conforme
mencionado anteriormente (Velloso e Lopes, 1998). Nesse caso, recomenda-se
como primeira alternativa fundações superficiais isoladas, como blocos ou sapatas,
indicando-se duas possibilidades de profundidade de implantação. A segunda
alternativa é constituída por fundação superficial combinada, como por exemplo,
49
radier, e, como uma terceira alternativa, pode-se adotar fundações profundas, como
estacas ou tubulões.
Em edifícios sem subsolo e que se estendam até as divisas recomenda-se
tratamento especial dos pilares junto às divisas, uma vez que ali o elemento de
fundação não possui seu centro de gravidade coincidindo com o do pilar (VELLOSO;
LOPES, 1998). Nestes pilares prevêem-se vigas de equilíbrio que os ligarão a
pilares internos próximos. A fundação associada resultante tem carregamento
centrado em relação aos elementos de fundação. Recomenda-se como primeira
alternativa fundações superficiais, como blocos ou sapatas, indicando as vigas de
equilíbrio e, quando esse elementos forem muito próximos, faz-se prudente adotar
uma fundação combinada, como uma sapata associada ou uma viga de fundação. O
radier pode ser adotado no caso em que não haja necessidade de viga de equilíbrio.
Como terceira opção há a utilização de estacas ou tubulões, também associadas às
vigas de equilíbrio.
No caso de edifícios com pavimentos no subsolo, deve-se prever sistema de
escoramento da escavação para execução desses pavimentos, segundo Velloso e
Lopes (1998), podendo-se valer dos seguintes sistemas de escoramento vertical do
tipo contínuo:
a) paredes diafragmas;
b) paredes de estacas pranchas de concreto, inviáveis se houver construção
vizinha, devido a possibilidade do surgimento de fissuras nos imóveis pela
cravação;
c) paredes de estacas-pranchas de aço, ainda pouco utilizadas devido ao alto
custo;
d) paredes de estacas justapostas (ou tangentes);
e) paredes de estacas secantes;
f) tirantes ou ancoragens;
g) estroncas, geralmente executadas em aço ou madeira;
h) lajes da estrutura.
50
O método executivo de um edifício com pavimentos no subsolo pode ser do tipo
direto ou convencional e invertido, segundo Velloso e Lopes (1998). No método
tradicional a escavação avança até a cota final, com o escoramento horizontal
promovido por tirantes ou estroncas e, numa segunda etapa, a estrutura do prédio
começa a ser executada de baixo para cima, e os escoramentos provisórios passam
a ser substituídos pelas lajes da estrutura. No método invertido, a escavação é
executada até uma laje para permitir a escavação até a cota de uma outra laje num
nível mais baixo, verificando-se, para tanto, a necessidade de escoramentos
horizontais provisórios para as lajes, geralmente utilizando-se de estacas metálicas,
raízes e escavadas.
Questão importante a ser considerada nos prédios com subsolos que ultrapassam o
nível d´água é a laje de fundo (VELLOSO; LOPES, 1998). Normalmente, esta laje é
dimensionada para sub-pressão, porém pode haver casos especiais onde deva ser
previsto um sistema permanente de alívio de pressões de água.
Ainda segundo Velloso e Lopes (1998) nas fundações de edifícios pode haver a
chamada fundação compensada, que são aquelas que tiram proveito do alívio de
pressões do solo decorrentes da escavação de subsolos. Alguns projetistas utilizam
em seus cálculos de recalques uma pressão líquida igual à pressão aplicada pela
fundação menos a pressão de terra escavada. A compressibilidade do solo que fica
abaixo de uma escavação é bastante reduzida uma vez que se trata de material
sobre-adensado, além de um eventual sobre-adensamento natural.
Na fundação de um edifício a ser erguido em encostas, cuidados devem ser
tomados em função da superfície, profundidade mínima e presença de possíveis
aqüíferos, segundo Velloso e Lopes (1998). Caso a encosta seja estável, as
questões advindas da superfície do terreno são de fácil solução; caso contrário,
deverá ser considerado, no cálculo da capacidade de carga, a inclinação do terreno.
Deve-se também prever uma profundidade mínima de implantação, de tal modo que
a fundação esteja protegida de movimentos das camadas superficiais, como o
rastejo, geralmente associados a variações do nível d´água. É interessante estudar o
perfil do terreno, seu(s) aqüífero(s), para então determinar a profundidade de
51
implantação das fundações. Em alguns casos, quando as sapatas não forem
possíveis, os tubulões ou estacas de maior diâmetro poderão ser adotados.
Ao se deparar com uma encosta estável para edificação, deve ser considerado o
fator de segurança ao deslizamento a ser aceito, da mesma ordem do exigido para a
perda da capacidade de carga da fundação, itens que acabam por elevar o custo
dessas obras (VELLOSO; LOPES, 1998). Num estudo de estabilidade de encostas,
o projeto deve possuir em seu escopo de trabalho medidas como corte para alívio do
topo, bermas no pé do talude, drenagem profunda através de drenos sub-horizontais
perfurados e suavização da encosta por meio de uma série de pequenos cortes,
sendo de suma importância a drenagem superficial.
52
7 ESTUDO DE CASO
O objeto de estudo deste trabalho focou o Centro de Desenvolvimento Esportivo
Finasa Osasco. Inicialmente foi prevista estaca pré-moldada de concreto do tipo
quadrada, porém, a dificuldade de se encontrar no mercado tal estaca aliado à
possibilidade do surgimento de trincas e fissuras em imóveis da vizinhança pela
cravação das mesmas, levou a optar-se por nova fundação, composta por estacas
hélice e tubulões. A escolha levou em consideração aspectos como o estudo do
perfil geológico-geotécnico do local, cronograma e melhor custo - beneficio.
7.1 Características Gerais
O Centro de Desenvolvimento Esportivo Finasa Osasco é uma obra realizada pela
prefeitura do Município de Osasco, com financiamento do Bradesco e Finasa. O
CDE Finasa Osasco é uma obra pública e destina-se à formação de atletas do sexo
feminino para a participação de campeonatos nas modalidades basquete e voleibol.
A localização da obra fica na rua Álvaro Alvim x Thomas Antônio Gonzaga x Luís
Antônio Padrão, no bairro Vila Osasco. Para um melhor entendimento, a área
construída foi subdividida em três setores:
•
Setor A: Bloco composto por três pavimentos, traz em seu subsolo vagas de
estacionamento para veículos e bicicletas. No andar térreo, há uma cozinha
industrial, restaurante, salão de jogos, dormitórios para as atletas e uma
piscina descoberta e, no primeiro andar, dormitórios com banheiros
individuais.
•
Setor B: Bloco composto por três andares onde haverá salas de musculação,
vestiários masculino e feminino no andar inferior, entre outras. Na parte
localizada no térreo haverá a entrada para o público externo e um memorial e,
no primeiro andar, espaço para a parte administrativa do complexo.
•
Setor C: Existência de quadras poli esportivas de basquete e voleibol, além
de arquibancada, conforme demonstrado na Figura 7.1.
53
Figura 7.1 – Perspectiva das quadras do CDE Finasa Osasco (WTORRE, 2008).
Uma característica notada na presente construção é a preocupação com aspectos
ambientais: desde a concepção até a entrega definitiva da edificação, aspectos
sustentáveis estão presentes em conformidade com a certificação internacional
LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), destinada a edificações
ambientalmente sustentáveis. Assim, na execução, aspectos como a destinação de
resíduos, escolha de materiais ecologicamente corretos, separação e triagem de
resíduos sólidos e reaproveitamento de águas de chuvas tornaram-se itens de
grande importância. A localização da edificação tende a favorecer um maior
aproveitamento de luz solar em função da utilização de materiais translúcidos na
fachada, conforme demonstra a Figura 7.2.
54
Figura 7.2 – Fachada do CDE Finasa Osasco (WTORRE, 2008).
A estrutura da edificação é de concreto armado convencional, as fôrmas e os
escoramentos serão do tipo metálico. A cobertura das quadras será feita de
estrutura metálica.
7.2 Características Geológico-Geotécnicas
A partir das informações levantadas pela empresa de sondagem, foi realizada uma
descrição do tipo de solo encontrado no terreno a partir dos pontos perfurados, de
forma aleatória, sempre respeitando o mínimo de furos e as distâncias que Norma
Brasileira estabelece. As características do solo em cada local foram decisivas para
a escolha do melhor tipo de fundação: nos locais onde o solo apresentava turfa,
areia e baixa coesão foram escolhidas estacas hélices contínuas; em solo argiloso
optou-se pelo emprego de tubulões a céu aberto. Na Figura 7.3 é mostrado um perfil
de sondagem onde a presença de argila orgânica (turfa) levou à escolha de estaca
55
hélice, a qual deve atingir uma camada de solo rijo, garantindo estanqueidade da
fundação e posterior segurança à estrutura.
Figura 7.3 – Perfil de Sondagem SP 112 (WTORRE, 2008).
56
Na parte mais baixa do terreno, em função a existência de um solo mais argiloso e
coeso em nível mais elevado levou à escolha de tubulão a céu aberto, conforme
demonstrado na Figura 7.4.
Figura 7.4 – Perfil de Sondagem SP 03 (WTORRE, 2008).
57
Com relação ao uso de estacas hélices, em solos argilosos moles, a constatação da
presença de NSPT de valor muito pequeno exige um controle rigoroso de execução,
para se evitar estrangulamento do fuste, ou ainda a mistura de solo mole com o
concreto a ser injetado na estaca.
7.3 Alternativa de Fundação de Projeto
Após criteriosa análise do perfil da sondagem e tendo por base os critérios descritos
anteriormente, foi determinado o elemento da fundação mais adequado às
características do solo em cada ponto, segundo as informações da sondagem. No
Anexo A encontram-se, detalhadamente, todos os perfis obtidos do solo local.
Inicialmente, optou-se por estacas pré-moldadas de concreto de seção quadrada,
porém a falta do material estaca no mercado e o elevado prazo de entrega para uma
obra, com tempo de execução de 150 dias, acabou por inviabilizar sua utilização.
Um fator preponderante para a alteração da base da edificação foi o método de
cravação das estacas, por meio de bate estacas, o qual poderia gerar trincas e
rachaduras nos imóveis na vizinhança, onde se observam construções antigas ou
com mau estado de conservação.
Assim, estudou-se a adoção de tubulões em todo o perímetro, porém a fragilidade e
a baixa coesão do solo em alguns pontos do terreno levaram, novamente, a
mudança de todo o projeto de fundações para estaca hélice contínua e tubulões. Em
alguns pontos foram deixados poços de prova onde não se havia determinado a
fundação adequada: após a constatação de solo orgânico algumas fundações foram
alteradas de tubulões para estaca hélice.
O curto prazo de execução da obra aliado à dificuldade de se encontrar, a prontaentrega, estacas pré-moldadas de concreto de seção quadrada e a possibilidade de
fissuração de imóveis em torno da obra, devido à cravação, foram fatores decisivos
para a concepção do novo tipo de fundação. Nos locais onde o solo apresenta
coesão satisfatória, optou-se por tubulões, devido ao baixo custo, facilidade de
monitoramente e simplicidade de execução. Nos pontos em que o solo apresentou
turfas, instabilidade, presença de água e surgimento de areia, escolheu-se estaca do
58
tipo hélice contínua, fundação que apresenta rapidez de execução e cravação em
elevadas profundidades, sem vibrações que pudessem intervir em edificações
vizinhas.
7.4 Ocorrências durante a execução das fundações
Diversas são as interferências encontradas durante a obra. De acordo com as
particularidades, notou-se a necessidade de modificar o tipo de fundação
empregada em alguns trechos.
Um aspecto especial a ser mencionado foi a presença de uma mina d água no local,
a qual aflorava constantemente uma água límpida e abundante, o qual fez pressupor
ser proveniente de uma adutora outrora rompida. Para resolver o problema, em curto
prazo, foi construído um poço constituído por anéis de concreto envolto com bica e
rachão, para a contenção e drenagem da água para um lugar apropriado (Fig. 7.5).
Figura 7.5 – Poço com anéis de concreto para drenagem de água de mina. (WTORRE, 2008).
59
Na fase de terraplanagem, durante a fase de corte do solo, foi descoberta a
existência de uma tubulação de concreto armado de um metro de diâmetro, e dois
poços de visita, percorrendo todo o terreno da construção (Fig. 7.6 e 7.7), com dois
trechos que captavam águas pluviais de duas ruas para o terreno da obra. A
sondagem, ainda que executada segundo os parâmetros exigidos pela Norma
Brasileira, não detectou a presença da tubulação. Em consulta cadastral na
Prefeitura e na Companhia de Saneamento Municipal, no caso, SABESP, não foram
informados dados que comprovassem a existência da tubulação.
Figura 7.6 – Descoberta de tubulação de concreto (WTORRE, 2008).
A ausência de dados cadastrais geofísicos do local trouxe inúmeras conseqüências:
foi ampliado o prazo de conclusão da obra em dois meses, ou seja, a entrega, que
inicialmente seria em dezembro de 2008 passou para fevereiro de 2009, onde
serviços como drenagem do terreno e obras de desvio da tubulação para a
execução de estacas hélices acabaram por ampliar o cronograma e aumentar o
60
custo da edificação. A existência de ensaios geofísicos poderia auxiliar na
localização das interferências e preservar o prazo de execução da obra.
Figura 7.7 – Poço de visita da tubulação de concreto (WTORRE, 2008).
Foi realizado um estudo de drenagem de águas pluviais em que foi proposta a
construção de caixas de passagem para o desvio da tubulação de água pluvial
existente, desativando um trecho hoje em operação e, com a construção de um
novo, em que não houvesse concordância com a fundação hoje em execução.
No instante da execução dos tubulões, no nível mais baixo do terreno notou-se um
solo argiloso de boa qualidade, com pequenas quantidades de silte e pouca ou
nenhuma presença de solo orgânico, porém, durante a execução, o elevado nível do
lençol freático obrigou a utilização de bombas para a retirada e remoção do excesso
do líquido, evitando-se assim a formação de lama e deformação das características
de cada tubulão. Um exemplo da presença de água nos tubulões, em função da
altura do lençol freático, pode ser conferido na Figura 7.8.
61
Figura 7.8 – Presença de água em tubulão recém escavado (WTORRE, 2008).
Em alguns tubulões, dado o elevado nível do lençol freático, os tubulões
apresentaram desmoronamento em virtude do excesso de água em sua área
perimetral. A solução foi a limpeza do tubulão e a colocação de anéis de concreto
para que o mesmo estivesse em acordo com o projeto.
Durante as escavações para a abertura dos tubulões, no nível mais baixo do terreno
foi encontrada uma fossa séptica que tangenciava a fundação, cuja localização não
fora apontada previamente na sondagem (Figura 7.9), o que acabou gerando em
reaterro do local e encamisamento do tubulão com anel de concreto.
62
Figura 7.9 – Fossa séptica encontrada durante abertura de fuste do tubulão (WTORRE, 2008).
7.5 Comentários
A seguir são descritos algumas dificuldades encontradas durante a execução das
fundações do Centro de Desenvolvimento Esportivo Finasa Osasco.
63
7.5.1 Desvio da tubulação de águas pluviais existente
A falta de um cadastro que mostrasse todas as interferências das tubulações de
águas pluviais, descobertas no momento da execução das estacas hélice e
tubulões, exigiu novas etapas de trabalho que não constavam do escopo inicial da
obra. Os serviços adicionais constaram do estudo de desvio de tubulação existente
para a execução de estacas hélices, com retirada da tubulação antiga e a execução
de uma nova, paralela à existente, conforme demonstrado na Figura 7.10, que não
interferisse na fundação proposta em projeto. A execução desses serviços adicionais
acabou por atrasar tanto as fundações profundas quanto a execução de fundações
rasas e estruturas da obra, gerando alteração do cronograma da obra em dois
meses, transferindo a entrega, inicialmente prevista para dezembro de 2008, para
fevereiro de 2009.
Figura 7.10 – Tubulação antiga X nova (WTORRE, 2008).
64
7.5.2 Presença de lençol freático em cota elevada
A presença do lençol freático em cota muito elevada acabou por trazer alguns
problemas na execução de alguns tubulões, onde a execução foi bastante
prejudicada em função do excesso de água, que provocou desmoronamento de
terra, o que dificultou sua execução. Uma solução foi adotar anéis com revestimento
em concreto com diâmetro de um metro, fazendo-se posterior reaterro, como pode
ser visto na Figura 7.11.
Figura 7.11 – Execução de tubulão com anéis de concreto (WTORRE, 2008).
Em outro caso, a presença abundante de água de lençol freático removeu boa parte
do material em volta do tubulão, o que exigiu escoramento com formas e
escoramento de madeira, cuja execução pode ser vista na Figura 7.12.
65
Figura 7.12 – Execução de tubulão com fôrmas de madeira e escoramento (WTORRE, 2008)
7.5.3 Presença de água de mina e de talude de divisa
A presença de água em talude de divisa com escola vizinha trouxe a necessidade de
estudo de captação e drenagem. Camisas metálicas foram introduzidas nos trechos
de maior surgência de água, onde tubos corrugados conduziam o líquido para um
poço, construído com anéis de concreto executado anteriormente, o qual também
recebia a contribuição de uma mina existente anteriormente. A solução executada
pode ser conferida na Figura 7.13.
A captação proporcionou uma maior garantia de estabilidade ao talude, que acabou
por reduzir pequenos desmoronamentos ao longo de sua extensão, minimizando a
possibilidade de ruptura do muro de divisa.
66
Figura 7.13 – Captação de águas de talude (WTORRE, 2008).
7.5.4 Estudo de fundação para muro de arrimo
Para a contenção de solo em talude vizinho, foi concebido o estudo de um muro de
contenção, o qual contava inicialmente com estacas hélice contínua. Porém, a
dificuldade apresentada pela máquina perfuratriz na execução da fundação em solo
extremamente mole e argiloso, gerado por constantes atolamentos, exigiu nova
solução onde, após criterioso estudo, optou-se por utilizar estacas Strauss na região
próximo às arquibancadas.
No momento da execução houve a necessidade da troca do solo orgânico por um de
maior coesão, para a garantia da estanqueidade do equipamento de cravação de
estaca Strauss. Mesmo com a substituição do solo, houve presença constante de
solo orgâncio, como pode ser visto na figura 7.14.
67
Figura 7.14 – Execução de estaca Strauss (WTORRE, 2008).
7.5.5 Considerações finais
Um aspecto interessante notado no projeto do Centro de Desenvolvimento Finasa
Osasco é a diversidade de fundações presentes. O solo apresentou características
bem diferentes para cada nível: na parte superior do terreno mostrou-se argiloso,
mole e orgânico, com presença de lençol freático elevado em alguns trechos,
enquanto que na parte inferior mostrava-se de boa qualidade, porém tendo como
maior dificuldade a presença de água em alguns trechos. A variabilidade do solo e
das cargas de projeto conduziu à adoção de vários tipos de fundação em uma
mesma obra, decisivas para a escolha de hélice contínua, tubulão, sapata isolada ou
estaca Strauss para cada trecho do terreno.
68
8 CONCLUSÕES
Um projeto de fundações deve, ainda na fase de concepção, apresentar escolha
criteriosa do tipo mais apropriado para cada tipo de obra, onde dados arquitetônicos,
de locação de cargas e pilares na fundação, bem como levantamento topográfico
planialtimétrico da região, são de fundamental importância. O reconhecimento do
solo por meio de sondagens de simples reconhecimento e ensaios geotécnicos, bem
como o conhecimento das condições do local a ser erguida a nova edificação
(acessibilidade, interferências, tipos e estados das construções vizinhas, etc.),
também são fatores que colaboram para a melhor determinação do tipo de fundação
a ser empregada. De posse das informações necessárias, deve-se escolher a
fundação que se mostre tecnicamente mais viável para a obra e que apresente bom
desempenho aliado à segurança exigida, atendendo condições de custos e prazo de
execução. É conveniente que o autor do projeto conheça o estado das edificações
vizinhas à obra para que, em função de sua conservação, possa ser escolhido o tipo
de fundação mais adequado, evitando o surgimento de patologias.
Na obra do Centro de Desenvolvimento Esportivo Finasa Osasco notou-se que a
escolha de fundações profundas trouxe a necessidade de conhecimento apurado
das condições do solo. Assim, em função das características presentes em diversos
pontos do terreno, optou-se por utilizar tubulão nos locais onde o solo apresentava
maior resistência, e estaca hélice contínua onde o terreno exibia matéria orgânica. A
escolha do melhor tipo de fundação também foi influenciada pelas construções
vizinhas, cujo mau estado de conservação foi decisivo na substituição do método de
estacas pré-moldadas de concreto por estacas hélices contínuas, cuja escavação
trouxe poucas alterações no estado das edificações pré-existentes ao redor da obra.
A escolha de variados tipos de fundação numa mesma obra é prática pouco usual,
pois os variados elementos estruturais podem apresentar comportamentos distintos
em função da distribuição de esforços e deformações.
A presença de um solo orgânico extremamente mole e de baixa adequabilidade para
as fundações requereu constantes mudanças de projeto, o qual se buscou obter a
69
melhor alternativa para a edificação. Apesar de a sondagem fornecida pelo cliente
mostrar um solo com características orgânicas e com alto nível do lençol freático,
foram efetuadas mudanças do tipo de fundação no decorrer dos serviços, ao passo
que as dificuldades foram surgindo, fato que poderia ter sido evitada se,
inicialmente, um maior tempo fosse empregado no estudo da tipologia do terreno.
Outro aspecto de suma importância foi o estudo do terreno, cuja ausência de
cadastro prévio acabou dificultando a execução das fundações. As interferências
existentes, descobertas somente no decorrer dos serviços, aumentou os custos, pois
até então serviços como drenagem e substituição da rede de águas pluviais
existentes não constavam do escopo da concorrência.
Através do estudo de caso, conclui-se que é de fundamental importância o acesso a
todas as informações prévias do local da nova edificação, fornecidos por
investigações geológico-geotécnicas e cadastro de obras enterradas ou possíveis
interferências, com o objetivo de diminuir prazos, evitando-se assim a constante
mudança de projetos e desgastes com a inclusão de serviços adicionais.
70
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Geotecnia. Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos. São
Paulo: 2 Ed., 1999.
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Ed. Pini, 1ª. Ed., 1998, pg 361 a 363.
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Teoria e Prática. Ed. Pini, 1ª. Ed., 1998, pg 400 a 405.
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Paulo, 2003, pg 19 a 20.
FUNDESP – Fundações Especiais Ltda. Manual de Fundações Especiais. Jandira:
s/d.
Geosonda S.A. Serviços de Engenharia, São Paulo, 2008. Disponível em:
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NBR 6122. Projeto e execução de fundações, Associação Brasileira de Normas
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NBR 8681. Ação e seguranças nas estruturas - Procedimento, Associação Brasileira
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71
NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, Associação Brasileira
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PRESA, Erundino Pousada; POUSADA, Manuela Carreiro. Retrospectiva e
técnicas modernas de fundações em estacas. São Paulo: ABMS, 2 Ed., 2004.
106 p.
HACHICH, Waldemar et al; Fundações Teoria e Prática. São Paulo: Pini, ABMS,
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VARGAS, M. História das Fundações. In: Fundações Teoria e Prática. Ed. Pini, 1ª.
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VELLOSO, D; LOPES, F. Concepções de obras de fundações. In: Fundações
Teoria e Prática. Ed. Pini, 1ª. Ed., 1998, pg 221 a 226.
WTORRE ENGENHARIA. Obra Centro de Desenvolvimento Esportivo Finasa
Osasco, 2008.
ANEXO A - SONDAGEM
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
ANEXO B – PROJETO DE FUNDAÇÃO EM ESTACA PRÉ-MOLDADA
DE CONCRETO E PERFIS METÁLICOS
26
27
ANEXO C – PROJETO DE FUNDAÇÃO EM TUBULÃO, ESTACA
HÉLICE CONTÍNUA E STRAUSS
28
29
ANEXO D – PROJETO DE REFORMA DA REDE PÚBLICA DE ÁGUA
PLUVIAL EXISTENTE
30
31
ANEXO E – DESENHO ESQUEMÁTICO DA EDIFICAÇÃO