UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL
VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA
ESTUDO DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS
PAVIMENTOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA
FORTALEZA
2009
ii
VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA
ESTUDO DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS
PAVIMENTOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA
Monografia submetida à Coordenação do
Curso de Engenharia Civil da Universidade
Federal do Ceará, como requisito parcial para
obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Orientador: Prof. Dr. Alexandre Araújo Bertini
FORTALEZA
2009
iii
VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA
ESTUDO DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS
PAVIMENTOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA
Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal
do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
Aprovada em _____/_____/______
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________________
Prof. Dr. Alexandre Araújo Bertini (Orientador)
Universidade Federal do Ceará - UFC
_______________________________________________________
Prof. MSc. Aldo de Almeida Oliveira
Universidade Federal do Ceará - UFC
________________________________________________________
Prof. MSc. Ricardo Marinho de Carvalho
Universidade Federal do Ceará - UFC
iv
À minha mãe, Maria Diomédia de França, pelo
exemplo de caráter e por tudo aquilo que me
proporcionou.
v
AGRADECIMENTOS
A Deus, por iluminar minha mente nos momentos mais difíceis e por me proteger,
diariamente, dos riscos eminentes na corrida da vida.
Ao meu orientador, professor Alexandre Araújo Bertini, pelo fornecimento dos
relatórios de seus alunos e que foram fundamentais para a realização deste trabalho.
À professora Tereza Denyse Pereira de Araújo, pelas sugestões dadas durante a
realização da pesquisa.
Ao engenheiro e professor Hugo Alcântara Mota, pelo exemplo de profissional
dedicado à Engenharia Civil.
Ao engenheiro e professor Antônio Nunes de Miranda, pelas valiosas explicações
fornecidas.
Ao engenheiro Antônio José Nóbrega Júnior, pelos esclarecimentos relevantes
para este trabalho.
À minha namorada, Lariza Cristina Maia Lima, pela paciência, compreensão e
amor dedicados ao longo destes cinco anos.
Aos meus amigos, pelo incentivo e por todo apoio dados durante as longas horas
extras do curso.
E aos demais que, de uma forma ou de outra, contribuíram para a realização desta
monografia.
vi
O talento educa-se na calma,
o caráter no tumulto da vida.
Johann Wolfgang Von Goethe.
vii
RESUMO
A partir do conhecimento sobre a evolução da engenharia de fundações no Brasil,
é possível compreender as técnicas atualmente utilizadas na Região Metropolitana de
Fortaleza (RMF). Dada a contextualização histórica do problema, surgem os principais
questionamentos: quais foram os tipos de fundações realizadas nas primeiras edificações da
cidade de Fortaleza, quais são os tipos de fundações que vêm sendo executadas nos edifícios
de múltiplos pavimentos desta metrópole e quais são os fatores que determinam a adoção do
tipo a ser empregado. Partindo-se destes questionamentos, pretende-se responder estas
indagações, contribuindo para a comunidade acadêmica como um material disponível para
futuras consultas àqueles que se interessarem pelo tema. Assim, após a realização de uma
pesquisa bibliográfica, foi possível compreender as investigações geotécnicas de campo, os
tipos de fundações de acordo com a classificação da NBR 6122 (ABNT, 1996), e os seus
diversos processos executivos, ressaltando as vantagens e desvantagens das fundações
profundas e os fatores que determinam a escolha da solução a ser adotada. Em seguida, fez-se
uma caracterização da RMF quanto à geologia e às características geotécnicas, destacando o
histórico das fundações executadas na capital. Com base nos relatórios de alunos da disciplina
de Projeto e Construção de Edifícios, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal
do Ceará, foi feito um levantamento das obras realizadas nos últimos cinco anos nesta região
e, a partir dos resultados expostos, concluiu-se que a estaca raiz é o tipo de fundação mais
utilizada nos edifícios de múltiplos pavimentos localizados na RMF.
Palavras-chaves: Tipos de fundações. Edifícios. Fortaleza.
viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 – Arquitetura romana............................................................................................... 2
Figura 2.1 – Tripé empregado na execução do ensaio SPT...................................................... 8
Figura 2.2 – Sapata isolada com dimensões na vista em planta e na vista em perfil................ 10
Figura 2.3 – Radier em perspectiva.......................................................................................... 11
Figura 2.4 – Viga de fundação em perspectiva......................................................................... 11
Figura 2.5 – Bloco em perspectiva........................................................................................... 12
Figura 2.6 – Mecanismo de resistência da fundação profunda.................................................13
Figura 2.7 – Escavação a céu aberto para execução de fundação superficial...........................13
Figura 2.8 – Execução de lastro de concreto magro.................................................................14
Figura 2.9 – Colocação das formas e armaduras da fundação..................................................14
Figura 2.10 – Concretagem do elemento de fundação..............................................................15
Figura 2.11 – Reaterro da vala de escavação............................................................................ 15
Figura 2.12 – Fundações superficiais assentes em cotas diferentes..........................................15
Figura 2.13 – Detalhe de sapata isolada concretada................................................................. 16
Figura 2.14 – Detalhe de bloco de fundação concretado.......................................................... 16
Figura 2.15 – Processo executivo da estaca Franki.................................................................. 18
Figura 2.16 – Execução de estaca tipo broca............................................................................ 19
Figura 2.17 – Execução das estacas tipo Strauss com cravação da piteira............................... 20
Figura 2.18 – Equipamento para execução de estaca escavada mecanicamente com trado
helicoidal............................................................................................................ 21
Figura 2.19 – Fases de execução das estacas do tipo hélice contínua...................................... 22
Figura 2.20 – Equipamento para execução de estaca tipo hélice contínua............................... 24
Figura 2.21 – Etapas de execução das estacas raiz................................................................... 25
Figura 2.22 – Execução de estaca raiz...................................................................................... 26
Figura 2.23 – Estacas metálicas com diferentes seções transversais........................................ 27
Figura 2.24 – Soldagem dos perfis de estaca metálica............................................................. 27
Figura 2.25 – Estacas de pré-moldadas de concreto com diferentes seções transversais .........28
Figura 2.26 – Tubulão a céu aberto em perspectiva e corte longitudinal................................. 29
Figura 2.27 – Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto........................ 30
Figura 3.1 – Mapa da Região Metropolitana de Fortaleza........................................................32
Figura 3.2 – Mapa de situação dos bairros de Fortaleza........................................................... 33
ix
Figura 3.3 – Mapa de situação das Secretarias Executivas de Fortaleza.................................. 34
Figura 3.4 – Esboço geológico da Região Metropolitana de Fortaleza.................................... 35
Figura 3.5 – Corte da direção norte-sul.................................................................................... 36
Figura 3.6 – Horizontes dos solos das regiões cristalinas......................................................... 38
Figura 3.7 – Leito conglomerático da Formação Barreiras...................................................... 38
Figura 5.1 – Mapa geral de localização das obras pesquisadas................................................ 46
Figura 5.2 – Distribuição das obras pesquisadas na Região Metropolitana de Fortaleza......... 47
Figura 5.3 – Distribuição das obras pesquisadas na cidade de Fortaleza................................. 47
Figura 5.4 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER II......................................... 48
Figura 5.5 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER IV....................................... 48
Figura 5.6 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER VI....................................... 49
Figura 5.7 – Identificação geral dos tipos de fundações executadas na RMF.......................... 49
Figura 5.8 – Tipos de fundações diretas executadas na RMF...................................................50
Figura 5.9 – Tipos de fundações profundas executadas na RMF............................................. 50
Figura 5.10 – Identificação detalhada dos tipos de fundações executadas na RMF................. 51
Figura 5.11 – Identificação das faixas por número de pavimentos na RMF............................ 51
Figura 5.12 – Tipos de fundações executadas na faixa de 3 a 10 pavimentos na RMF........... 52
Figura 5.13 – Tipos de fundações executadas na faixa de 11 a 20 pavimentos na RMF......... 52
Figura 5.14 - Tipos de fundações executadas na faixa de 21 a 32 pavimentos na RMF.......... 53
Figura A.1 – Exemplo de perfil individual de sondagem......................................................... 58
x
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Principais equipamentos para investigações de campo em uso no Nordeste.......9
Tabela 4.1 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2005................................................ 42
Tabela 4.2 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2006................................................ 43
Tabela 4.3 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2007................................................ 44
Tabela 4.4 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2008................................................ 44
Tabela 4.5 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2009................................................ 45
xi
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO........................................................................................................... 1
1.1
Contexto histórico................................................................................................... 1
1.2
Justificativa............................................................................................................. 3
1.3
Objetivos................................................................................................................. 4
1.4
Metodologia............................................................................................................ 5
1.5
Estrutura do trabalho............................................................................................... 6
2
FUNDAÇÕES.............................................................................................................. 7
2.1
Investigações geotécnicas....................................................................................... 7
2.2
Tipos de fundações................................................................................................. 10
2.2.1
Fundações diretas ou superficiais........................................................................... 10
2.2.2
Fundações profundas.............................................................................................. 12
2.3
Processo executivo de fundações superficiais........................................................ 13
2.4
Processos executivos de fundações profundas........................................................ 17
2.4.1
Estacas tipo Franki.................................................................................................. 17
2.4.2
Estacas tipo broca................................................................................................... 19
2.4.3
Estacas tipo Strauss................................................................................................. 19
2.4.4
Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal........................................ 21
2.4.5
Estacas tipo hélice contínua.................................................................................... 22
2.4.6
Estacas raiz..............................................................................................................24
2.4.7
Estacas pré-moldadas.............................................................................................. 26
2.4.8
Tubulões.................................................................................................................. 28
2.5
Escolha do tipo de fundação................................................................................... 30
3
CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DE
FORTALEZA.............................................................................................................. 32
3.1
Características gerais.............................................................................................. 32
3.2
Geologia.................................................................................................................. 35
3.3
Características geotécnicas..................................................................................... 37
3.4
Histórico de fundações da cidade de Fortaleza....................................................... 40
4
APRESENTAÇÃO DOS DADOS COLETADOS................................................... 42
5
RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................................ 46
xii
6
CONCLUSÕES E SUGESTÕES.............................................................................. 54
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................. 56
ANEXO – EXEMPLO DE PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM............................. 58
1
1 INTRODUÇÃO
1.1 Contexto histórico
A evolução da engenharia de fundações confunde-se com a própria evolução da
engenharia geotécnica (área que engloba os conhecimentos de fundações, barragens, obras de
contenção e mecânica dos solos). De um modo geral, a história da engenharia geotécnica
remonta aos primórdios da civilização humana, expressando os anseios do homem de adequar
o meio em que habita às suas necessidades.
Desde a Pré-história, ainda que sejam simples, já se têm relatos de obras
realizadas pelo homem. De acordo com Nápoles Neto (1998), no período Paleolítico, o
homem abrigava-se em cavernas rochosas ou em abrigos subterrâneos improvisados para
proteger-se dos animais e das intempéries. Estes abrigos eram obtidos a partir de escavações
verticais de até 2,0 metros de profundidade, o que já demonstrava alguma noção em
estabilidade dos solos. No período Neolítico, com o advento da pedra lascada, o homem
passou a trabalhar de forma rudimentar a madeira, construindo suas primeiras habitações
sobre estacas de madeira, as palafitas, em regiões inundáveis. Cabanas de pedra eram feitas
nos locais onde havia escassez de madeira.
A descoberta dos metais promoveu um grande salto no desenvolvimento e na
evolução do homem, pois podia fabricar ferramentas mais eficientes, o que permitiu escavar o
solo e aperfeiçoar as técnicas construtivas, tornando possível a construção de obras de maior
porte. No período dos antigos impérios do Oriente Próximo, o tijolo cerâmico e a pedra eram
os materiais de construção mais utilizados na Mesopotâmia e no Egito, respectivamente.
Sendo esses materiais mais pesados que a madeira, foram desenvolvidas novas técnicas de
fundação por conta dos inúmeros problemas verificados nos terrenos. Obras como castelos,
palácios, templos, dentre outras, eram assentadas sobre fundações arrumadas com restos de
outras estruturas, misturadas ao solo e convenientemente compactadas. Assim, as construções
eram erguidas uma sobre as outras sucessivamente (NÁPOLES NETO, 1998).
Durante a Idade Clássica, as construções gregas caracterizavam-se pelo belo
aspecto arquitetônico, com grandes pórticos e colunas em seus palácios e templos (Figura
1.1). Contudo, essas obras concentravam cargas nas fundações, que passaram a ser feitas de
blocos superpostos em uma ou duas camadas. As fundações das construções gregas de menor
porte eram basicamente constituídas por sapatas isoladas. Quando havia terrenos fracos, os
2
gregos detinham a técnica de melhoria do solo, misturando cinzas de carvão, calcário mole ou
pedregulho ao solo e, em seguida, realizando a compactação. Diferentemente dos gregos, os
romanos contribuíram significativamente para o desenvolvimento das técnicas construtivas de
fundações. O uso da técnica de construção em arcos pelos romanos permitiu a realização de
obras de maiores dimensões e mais pesadas do que aquelas executadas pelos gregos,
necessitando, portanto, de fundações mais resistentes e eficientes. O destaque da execução de
fundações pelos romanos era o uso de um concreto romano, preparado a partir da mistura de
pozolana com calcário e daí, pela adição de pedaços de pedra ou de tijolos cozidos
(NÁPOLES NETO, 1998).
Figura 1.1 – Arquitetura romana (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
Na Idade Média, foram realizados poucos avanços em relação às técnicas
construtivas de fundações. Entretanto, com o crescente uso de estacas de madeira, pode ser
citada a invenção do bate-estaca por Francesco di Giorgio, em 1450, bastante próximo do
bate-estaca moderno (NÁPOLES NETO, 1998).
Na Idade Moderna, o Renascimento proporcionou grande desenvolvimento
científico, destacando os diversos projetos de aperfeiçoamento do bate-estaca por Leonardo
da Vinci. A partir do século XVIII, com o conhecimento até então acumulado, surgiram
diversas teorias, tais como, as leis de atrito e de coesão de Charles Coulomb (1776), o estado
de tensão dos solos de William Rankine (1845), a percolação d’água nas areias por Henri
Darcy (1856) e os estudos de adensamento e consolidação das argilas por Karl Terzaghi
(1925), considerado o pai da Mecânica dos Solos (NÁPOLES NETO, 1998).
No Brasil, existem poucos registros sobre as primeiras obras de fundações
utilizadas. Segundo Vargas (1998, p. 34), sabe-se através de documentos localizados no
Mosteiro de São Bento, no Rio de Janeiro, que havia “a tradição dos alicerces das obras
comuns constituídos por pedras socadas em valas escavadas ao longo das paredes” nas
3
construções do período colonial. Já no período do Império, a grande atividade da engenharia
era a construção de estradas de ferro, que utilizavam fundações em blocos, provavelmente de
alvenaria de pedra, em cavas abertas no terreno firme.
Com o aprimoramento das técnicas de fundações, grandes edificações passaram a
ser construídas no Rio de Janeiro, São Paulo, Recife e Manaus como, por exemplo, o Teatro
Amazonas, construído entre 1884 e 1896. Aquele tipo de alicerce de pedras, citado nos
documentos do Mosteiro de São Bento, deu lugar às sapatas e blocos de alvenaria de tijolos
ou de pedra, sobre solos apiloados e, pelo menos, em cavas com 1,0 m de profundidade
(VARGAS, 1998).
No início do século XX e com o advento do concreto armado, foram construídos
os primeiros edifícios no Rio de Janeiro e em São Paulo. Porém, não há registros sobre os
tipos de fundações utilizadas. As informações mais precisas sobre fundações de edifícios
surgem a partir de 1930, quando os edifícios construídos em concreto armado já se apoiavam
sobre fundações diretas, do tipo sapatas de concreto armado ou blocos de concreto simples.
Nas situações em que eram utilizadas fundações profundas, optava-se pelo uso de estacas de
madeira ou estacas pré-moldadas de concreto armado (VARGAS, 1998).
De acordo com Gusmão Filho (2005), quanto à região Nordeste do Brasil,
destaca-se o pioneirismo da cidade do Recife, através da sua importância histórica na região,
com registros de obras de fundações sobre o Forte das Cinco Pontas (1633) e do Teatro Santa
Isabel (1840), sendo que este foi erguido sobre fundações de pedra argamassada com cal e
assente em terreno de areia média e fofa, material comum nos aterros antigos do Recife. Por
conta da forte presença de depósitos de argila mole orgânica na cidade, foram crescentes os
avanços tecnológicos com o uso de fundações profundas, destacando-se o emprego da estaca
Strauss como o primeiro tipo de estaca usada no Nordeste.
1.2 Justificativa
Diante da contextualização do tema no mundo, no Brasil e no Nordeste brasileiro,
surge o seguinte questionamento sobre a problemática da pesquisa:
• Quais são os tipos de fundações que vêm sendo utilizadas nos edifícios da
Região Metropolitana de Fortaleza?
4
Assim, através desta pesquisa pretende-se obter respostas para esta pergunta, além
de conseguir informações sobre: as investigações geotécnicas, os processos executivos de
fundações, os fatores que determinam a escolha do tipo de fundação, as vantagens e
desvantagens de cada tipo e o histórico de fundações executadas na cidade de Fortaleza.
Espera-se, dessa forma, desenvolver um material amplo, interessante e que seja
útil à comunidade acadêmica e à sociedade em geral, servindo-lhes para futuras consultas
sobre as fundações empregadas na Região Metropolitana de Fortaleza.
1.3 Objetivos
O objetivo geral consiste em investigar os tipos de fundações utilizadas nos
edifícios de múltiplos pavimentos, residenciais ou comerciais, na Região Metropolitana de
Fortaleza (RMF), executadas no período entre 2005 e 2009.
Para atingir o objetivo geral, é necessário que os objetivos específicos sejam
alcançados. Assim, podem ser citados como objetivos específicos:
• Apresentar os processos executivos de fundações superficiais e profundas;
• Apresentar as vantagens e desvantagens dos diversos processos executivos de
fundações profundas;
• Investigar os fatores que influenciam a escolha do tipo de fundação;
• Identificar os tipos de solos existentes na RMF;
• Identificar as características geotécnicas destes solos e que influenciam os
projetos e a execução de fundações de edifícios;
• Obter informações sobre os tipos de fundações realizadas nas primeiras
edificações de Fortaleza;
• E levantar quantitativamente os tipos de fundações executadas nos últimos
cinco anos na RMF.
5
1.4 Metodologia
A metodologia desenvolvida para realização deste trabalho consistiu em fazer,
primeiramente, um levantamento da literatura existente sobre os diversos tipos de
investigações geotécnicas de campo. Foram pesquisadas informações sobre os tipos de
fundações, superficiais e profundas, bem como os seus processos executivos, expondo as
principais vantagens e desvantagens de cada processo de execução das fundações profundas,
obtidas através da NBR 6122 (ABNT, 1996), de livros e de artigos técnicos que tratam dos
assuntos.
Através de visitas a alguns canteiros de obras, em Fortaleza, foi possível
acompanhar a execução das suas fundações, além de verificar, em campo, as vantagens e
desvantagens dos tipos de fundações realizadas.
Posteriormente, pesquisou-se sobre as características gerais da área escolhida para
o estudo deste trabalho, a Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), destacando as
informações sobre a geografia da região e sobre os dados gerais quanto à economia e à
divisão política, em especial da cidade de Fortaleza. Foram pesquisadas informações quanto
às características geológicas e geotécnicas dos solos encontrados na RMF e que influenciam
no projeto de execução das fundações de edifícios.
Em seguida, realizou-se a coleta de dados sobre os tipos de fundações executadas
nos edifícios de múltiplos pavimentos localizados na RMF, e que tenham sido construídos nos
últimos cinco anos. Estes dados foram obtidos através de trabalhos, em grupo, de alunos da
disciplina de Projeto e Construção de Edifícios, ministrada pelos professores Alexandre
Araújo Bertini e Ricardo Marinho de Carvalho, do curso de Engenharia Civil da Universidade
Federal do Ceará.
Foram consideradas, ao todo, 107 obras distintas, constituídas por edificações
residenciais e comerciais a partir de três pavimentos. As obras foram agrupadas conforme o
ano em que foram estudadas pelos alunos do curso de Engenharia Civil, tendo o cuidado de
não repeti-las na apresentação dos dados. Com o uso do software Microsoft Excel, estes dados
foram analisados e organizados em planilhas, nas quais as obras foram indicadas por números,
que variam de 1 a 107, localização, número de pavimentos e tipo de fundação executada.
6
Embora, em algumas obras, tenham sido utilizados mais de um tipo de fundação,
para os interesses desta pesquisa foi considerado apenas o tipo principal, correspondente
àquele que foi executado no edifício.
Como resultado da pesquisa realizada, os dados presentes nas planilhas foram
agrupados sob a forma de gráficos, também através do Microsoft Excel.
Além disso, foram realizadas entrevistas com os engenheiros civis Antônio José
Nóbrega Júnior, situação na qual foram obtidas informações quanto aos fatores que são
considerados na escolha do tipo de fundação, Hugo Alcântara Mota e Antônio Nunes de
Miranda, com quem foram obtidas as explicações sobre o histórico das fundações utilizadas
na cidade de Fortaleza.
1.5 Estrutura do trabalho
Este trabalho encontra-se dividido em seis capítulos, sendo o primeiro
correspondente a esta introdução que trata da contextualização do problema, da justificativa,
dos objetivos e da metodologia utilizada. O segundo capítulo aborda as investigações
geotécnicas, os tipos de fundações e os seus processos executivos, bem como as vantagens e
desvantagens de cada tipo de fundação profunda, ressaltando os fatores que determinam a
escolha mais apropriada. O terceiro refere-se à caracterização da Região Metropolitana de
Fortaleza, quanto aos seus aspectos gerais, à sua geologia e às suas características
geotécnicas, além de apresentar o histórico de fundações realizadas na cidade de Fortaleza.
No quarto capítulo são divulgados os dados coletados na pesquisa através de tabelas. No
quinto, por meio de gráficos, são apresentados os resultados e a discussão. As conclusões e
sugestões são abordadas no sexto e último capítulo, seguidas pelas referências bibliográficas
que sustentam os fundamentos desta pesquisa. Ao final do trabalho, é disponibilizado um
exemplo de perfil de sondagem.
7
2 FUNDAÇÕES
2.1 Investigações geotécnicas
Segundo Quaresma et al. (1998), para elaboração de projetos de fundações é
preciso conhecer de forma adequada o solo, ou seja, identificar e classificar as diversas
camadas que o compõem. Isso pode ser obtido através de ensaios de investigação (ou
prospecção) geotécnica, classificados em: ensaios de laboratório e ensaios de campo.
Na prática, há predominância na realização de ensaios de campo, podendo-se
destacar:
• O Standard Penetration Test (SPT);
• O ensaio de sondagem rotativa;
• O ensaio de penetração de cone (CPT);
• O ensaio de penetração de cone com medida das pressões neutras ou piezocone
(CPT-U);
• O ensaio de palheta (Vane Test);
• Pressiômetros (PMT);
• O dilatômetro de Marchetti (DMT);
• Os ensaios de carregamento de placa ou provas de carga;
• E os ensaios geofísicos como, por exemplo, o ensaio de Cross-Hole.
Em situações nas quais se quer uma análise detalhada do solo, recomenda-se a
realização dos ensaios de CPT ou CPT-U. A sondagem rotativa é recomendada quando se
atinge um estrato rochoso, matacão ou solos impenetráveis à percussão. Para a determinação
da resistência ao cisalhamento dos depósitos de argila mole, recomenda-se a realização do
ensaio de palheta, conhecido também por Vane Test. Já os ensaios de provas de carga,
bastante utilizados entre 1940 e 1960, estão em desuso atualmente. Contudo, o ensaio de
campo mais executado no mundo e no Brasil é o SPT, que consiste numa sondagem de
simples reconhecimento à percussão, na qual é possível medir a resistência do solo ao longo
da profundidade perfurada (QUARESMA et al., 1998).
8
Os objetivos esperados ao realizar uma sondagem do tipo SPT são:
• Conhecer o tipo de solo atravessado, a partir da amostra obtida a cada metro
perfurado;
• Obter a resistência pelo solo à cravação do amostrador padrão, obtida a cada
metro perfurado;
• E durante a perfuração, localizar a posição do nível d’água.
A execução do ensaio SPT (Figura 2.1) consiste na cravação do amostrador
padrão no fundo de uma escavação realizada, seja ela revestida ou não, através de quedas
sucessivas do martelo de 65 kg, que cai de uma altura de 75 cm. O Índice de Resistência à
Penetração (N) corresponde ao número de golpes do martelo que faz com que o amostrador
padrão penetre 30 cm no solo, após a cravação inicial de 15 cm (QUARESMA et al., 1998).
Figura 2.1 – Tripé empregado na execução do ensaio SPT (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
Durante a realização do ensaio de penetração, amostras de solo devem ser
coletadas a cada metro pelo amostrador padrão, a partir do primeiro metro de profundidade,
ou quando houver mudança de material, para análise táctil-visual do material coletado,
procedendo-se a medida do Índice N. A perfuração nos solos coesivos (argilas) e acima do
nível d’água é feita por meio de trados. Nas situações em que os solos são do tipo não-
9
coesivos (areias) ou estão abaixo do nível d’água, ou mesmo porque a perfuração ficou muito
profunda, a escavação é feita através da circulação de água (QUARESMA et al., 1998).
De acordo com Dantas Neto (2008), as vantagens deste ensaio com relação ao
demais são: a simplicidade do equipamento, o seu baixo custo e a possibilidade de obter um
valor numérico útil para realização dos projetos de fundações.
O ensaio SPT tem sido usado para muitas aplicações como “amostragem para
identificação dos horizontes de solo, previsão da tensão admissível de fundações diretas em
solos granulares e correlações com outras propriedades geomecânicas dos solos” (DANTAS
NETO, 2008, p. 18).
Segundo Cavalcante e Bezerra (2005), o ensaio SPT é o método mais utilizado no
Nordeste para analisar as características geotécnicas dos solos (Tabela 2.1). O Índice N, por
muitas vezes, torna-se o único parâmetro considerado nos projetos de fundações da região.
Além disso, é possível verificar, não apenas no Nordeste como em todo o Brasil, o
descumprimento de alguns procedimentos quanto à execução do ensaio como, por exemplo, a
falta de controle da altura de queda e do tamanho e peso do martelo. Conseqüentemente, essas
condições podem influenciar a determinação do Índice N.
Tabela 2.1 – Principais equipamentos para investigações de campo em uso no Nordeste.
Ensaio
SPT
PMT
CPT/CPT-U
DMT
Palheta (Vane Test)
Quantidade de empresas que executam
Estado
Quantidade
Alagoas
3
Bahia
12
Ceará
12
Maranhão
*
46
Paraíba
3
Piauí
*
Pernambuco
13
Rio Grande do Norte
2
Sergipe
1
Demais tipos de ensaios de campo
1 ATECEL/UFCG
4 POLI/UFBA, LSI/UFPE, UFC, UFCG
1 LSI/UFPE
3 POLI/UFBA, LSI/UFPE, UFS
* = Informação não disponibilizada.
Fonte: Cavalcante e Bezerra (2005).
10
2.2 Tipos de fundações
Segundo Azeredo (1997), as fundações de um edifício são elementos estruturais
com a finalidade de transmitir ao terreno as cargas provenientes da estrutura (carregamento
próprio e sobrecarga).
De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), as fundações são dividas em duas
categorias: as fundações diretas ou superficiais e as fundações profundas.
2.2.1 Fundações diretas ou superficiais
As fundações diretas ou superficiais são aquelas em que a carga é transmitida ao
solo, predominantemente pelas tensões distribuídas sob a base do elemento estrutural de
fundação. A NBR 6122 (ABNT, 1996) afirma ainda que a profundidade de assentamento de
uma fundação superficial em relação ao terreno adjacente deve ser inferior a duas vezes a
menor dimensão, em planta, do elemento estrutural. Enquadram-se nesta definição:
• Sapata isolada (Figura 2.2): é um elemento de concreto armado dimensionado
de tal maneira que as tensões de tração geradas não sejam resistidas pelo
concreto, mas sim pelo uso do aço. A base apresenta-se, geralmente, em planta,
de forma quadrada, retangular ou trapezoidal;
(a) Sapata isolada - planta
(b) Sapata isolada - perfil
Figura 2.2 – Sapata isolada com dimensões na vista em planta e na vista em perfil (Fonte: DANTAS NETO,
2008).
11
• Sapata associada: corresponde a uma sapata comum a vários pilares cujos
centros de gravidade não estejam situados no mesmo alinhamento;
• Sapata corrida: é uma sapata sujeita à ação de uma carga distribuída
linearmente;
• Radier (Figura 2.3): corresponde a uma fundação superficial que abrange todos
os pilares da obra ou carregamentos distribuídos;
Figura 2.3 – Radier em perspectiva (Fonte: ABCP, s.d.).
• Viga de fundação (Figura 2.4): é um elemento de fundação comum a vários
pilares cujos centros de gravidade, em planta, estejam situados no mesmo
alinhamento;
Figura 2.4 – Viga de fundação em perspectiva (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
12
• Bloco (Figura 2.5): elemento de concreto simples, dimensionado de forma que
as tensões de tração geradas sejam resistidas unicamente pelo concreto.
Apresenta-se, em planta, com seção quadrada ou retangular.
Figura 2.5 – Bloco em perspectiva (Fonte: ABCP, s.d.).
2.2.2 Fundações profundas
Segundo a NBR 6122 (ABNT, 1996), as fundações profundas são aquelas em que
a carga é transmitida ao terreno pela sua base (resistência de ponta), por sua superfície lateral,
também denominada de fuste (resistência lateral), ou por uma combinação destas (Figura 2.6),
estando assente a uma profundidade superior ao dobro da sua menor dimensão em planta, ou
de no mínimo 3 metros. Enquadram-se nesta definição:
• Tubulões: são elementos de fundação em que a carga é transmitida pela base
(resistência de ponta), havendo descida de operário na escavação realizada pelo
menos na fase final de execução;
• Estacas: são elementos de fundação executadas inteiramente por ferramentas
ou equipamentos, não ocorrendo descida de operário em qualquer de suas fases
de execução;
• Caixões: são elementos de fundação de forma prismática, concretados na
superfície e inseridos no terreno por meio de escavação interna.
13
Figura 2.6 – Mecanismo de resistência da fundação profunda (Fonte: RODRIGUES, s.d.).
2.3 Processo executivo de fundações superficiais
O procedimento para execução de fundações superficiais é comum a todos os seus
tipos, exceto quanto ao bloco por não utilizar armadura de aço.
Deve-se realizar, primeiramente, a escavação a céu aberto (Figura 2.7), podendose fazer inclinação de talude de 1:2 (horizontal: vertical) ou outra, dependendo da estabilidade
do terreno. A escavação deve ser feita de tal forma que permita a execução do elemento de
fundação nas dimensões e cotas previstas no projeto.
Figura 2.7 – Escavação a céu aberto para execução de fundação superficial (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
14
Porém, a NBR 6122 (ABNT, 1996) recomenda que o elemento de fundação esteja
assentado a uma profundidade mínima de 1,50 m, exceto se houver a presença de rocha. É
importante, também, que se faça um espaço de 50 cm em volta das dimensões da base para
facilitar os trabalhos dos operários na vala.
Em seguida, executa-se um lastro de concreto magro (Figura 2.8) com espessura
de 5,0 cm, inclusive nas laterais da base com medida de 50 cm.
Figura 2.8 – Execução de lastro de concreto magro (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
A partir daí, são colocadas as formas e as armaduras (Figura 2.9), exceto nos
blocos, conforme projeto de estrutura de fundação, e posteriormente faz-se a concretagem do
elemento de fundação (Figura 2.10).
Figura 2.9 – Colocação das formas e armaduras da fundação (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
15
Figura 2.10 – Concretagem do elemento de fundação (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
Após a etapa de concretagem e cura do concreto, faz-se o reaterro da vala de
escavação (Figura 2.11), tomando-se o cuidado de compactar o material de reaterro, como
forma de prevenir possíveis recalques por acomodação do material utilizado.
Figura 2.11 – Reaterro da vala de escavação (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
A NBR 6122 (ABNT, 1996) também recomenda que, numa situação na qual
existam duas fundações vizinhas assentadas em cotas diferentes (Figura 2.12), a fundação
situada em cota de maior profundidade seja executada em primeiro lugar, a menos que sejam
tomados cuidados especiais.
Figura 2.12 – Fundações superficiais assentes em cotas diferentes (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
16
Na Figura 2.13, obtida numa visita a um canteiro de obras localizado no Campus
do Pici, em Fortaleza, é possível visualizar uma sapata isolada após a etapa de concretagem.
Figura 2.13 – Detalhe de sapata isolada concretada.
Já na Figura 2.14, obtida na mesma visita ao canteiro de obras citado acima, é
possível visualizar um bloco de fundação após a etapa de concretagem. Vale ressaltar que o
bloco de fundação foi executado apenas com concreto simples (sem armaduras).
Figura 2.14 – Detalhe de bloco de fundação concretado.
17
2.4 Processos executivos de fundações profundas
A seguir, são apresentados os processos executivos dos principais tipos de
fundações profundas, bem como as vantagens e desvantagens oferecidas por cada um deles.
2.4.1 Estacas tipo Franki
De acordo com Maia (1998), a estaca tipo Franki é uma estaca de concreto
armado moldada in loco, que usa um tubo de revestimento cravado com a ponta fechada por
meio de uma bucha (mistura de areia e brita) e que, ao final da execução, é recuperado ao ser
concretada a estaca.
As etapas de execução da estaca tipo Franki (Figura 2.15) são apresentadas a
seguir:
• Etapa 1: corresponde ao posicionamento do tubo de revestimento e à formação
da bucha, através de compactação pelo impacto do pilão;
• Etapa 2: corresponde à cravação do tubo no terreno, através dos golpes do pilão
na bucha;
• Etapa 3: finalizada a cravação, prende-se o tubo ao bate-estacas e a bucha é
então expulsa através dos golpes do pilão, dando início ao alargamento da
base;
• Etapa 4: coloca-se, então, a armadura da estaca;
• Etapa 5: concreta-se o fuste com sucessivas camadas de pequena altura de
concreto, recuperando o tubo com apiloamento das camadas;
• Etapa 6: corresponde à finalização do processo, concretando até 30 cm acima
da cota de arrasamento.
18
Figura 2.15 – Processo executivo da estaca Franki (Fonte: MAIA, 1998).
A execução de uma estaca tipo Franki para ser bem sucedida depende “da
observância ao método executivo, do uso de equipamentos adequados e de mão-de-obra
especializada e experiente” (MAIA, 1998, p. 329).
A principal vantagem oferecida por este tipo de estaca é a grande capacidade de
carga obtida pelo alargamento de sua base. Contudo, devido às características do processo
executivo das estacas tipo Franki, estas não são recomendadas para obras situadas em áreas
urbanas, pois as construções vizinhas podem não suportar as grandes vibrações produzidas,
além de solos com presença de argila mole saturada, devido a possíveis problemas de
estrangulamento do fuste (falha de concretagem da estaca ocasionada em solos moles). É
preciso, também, que o terreno seja plano devido às limitações do bate-estaca (MAIA, 1998).
19
2.4.2 Estacas tipo broca
Segundo Falconi et al. (1998), a estaca tipo broca é usualmente escavada com
trado tipo concha, manualmente, e sempre executada acima do nível d’água. Devido à
perfuração manual, sua utilização é restrita a pequenas cargas, além de atingir profundidades
na ordem de 6,0 m, sem garantia de verticalidade do furo.
Portanto, o processo executivo da estaca broca (Figura 2.16) consiste na
perfuração com trado manual até a profundidade máxima de 6,0 m, com posterior
concretagem in loco. As estacas tipo broca apresentam como principal vantagem o fato de não
provocar vibrações durante a sua execução, nem necessitar de mão-de-obra e equipamentos
especializados. Entretanto, têm como principal desvantagem a baixa capacidade de carga,
além do fato de não poder ser executadas em terrenos com nível d’água, principalmente em
solos arenosos, ou em solos com presença de argila mole saturada, devido ao risco de
estrangulamento do fuste.
Figura 2.16 – Execução de estaca tipo broca (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
2.4.3 Estacas tipo Strauss
Segundo Falconi et al. (1998), a estaca tipo Strauss é executada através do uso de
guincho acoplado a um motor, de soquete de 300 kg, de tripé e de tubulações e cabos de aço,
além de uma piteira (Figura 2.17), que corresponde a um tipo de sonda mecânica que
promove a retirada de solo durante a perfuração, com uso parcial ou total de revestimento
recuperável.
20
Figura 2.17 – Execução das estacas tipo Strauss com cravação da piteira (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
Posteriormente, é realizada a concretagem in loco, podendo as estacas tipo Strauss
ser armadas (armaduras longitudinais com estribos helicoidais) ou não-armadas. Neste último
caso, ao final do processo, são colocados os aços de espera para amarração aos blocos ou
baldrames, com o concreto ainda fresco, deixando-os acima da cota de arrasamento
(FALCONI et al., 1998).
Dentre as vantagens oferecidas pela execução das estacas tipo Strauss, podem ser
citadas:
• Leveza e simplicidade do equipamento, o que possibilita a sua utilização em
locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções
existentes, com pé direito reduzido;
• O processo executivo não causa vibrações que poderiam causar danos nas
edificações vizinhas;
• Permite realizar comparação com a sondagem à percussão, devido à
constatação das diversas camadas do solo durante o processo executivo.
Contudo, como desvantagem, não é recomendável seu uso em terrenos com
presença de nível d’água ou com argila mole saturada, devido ao risco de estrangulamento do
fuste.
21
2.4.4 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal
Corresponde a um tipo de estaca escavada no terreno com o auxílio de um trado
helicoidal mecânico (Figura 2.18).
Figura 2.18 – Equipamento para execução de estaca escavada mecanicamente com trado helicoidal (Fonte:
DANTAS NETO, 2008).
De acordo com Falconi (1998), seu processo executivo é constituído das seguintes
etapas:
• Etapa 1: instalação, nivelamento e posicionamento do trado;
• Etapa 2: perfuração do solo com o uso da haste helicoidal até a cota desejada;
• Etapa 3: remoção da haste, fazendo-a girar no sentido contrário ao da
perfuração a cada 2,0 m;
• Etapa 4: apiloamento do furo com soquete de concreto;
• Etapa 5: concretagem do furo;
• Etapa 6: vibração do concreto nos 2,0 m superiores da estaca;
• Etapa 7: colocação da armadura, deixando 50 cm acima da cota de
arrasamento.
22
A utilização deste tipo de estaca oferece como vantagens:
• A grande mobilidade, versatilidade e produtividade;
• Não produz vibração no terreno;
• Permite realizar a amostragem do solo escavado.
Contudo, como desvantagens, a execução deste tipo de estaca é limitada pelo
nível d’água e pela presença de solos com argila mole saturada, devido ao risco de
estrangulamento do fuste.
2.4.5 Estacas tipo hélice contínua
Segundo Antunes e Tarozzo (1998), a estaca tipo hélice contínua é um exemplo
de fundação profunda por concreto moldado in loco e executada com trado helicoidal
contínuo e com injeção de concreto através da haste central do trado, que por meio do
monitoramento contínuo da pressão proporciona a retirada simultânea da haste enquanto é
realizada a concretagem do fuste.
O processo executivo da estaca tipo hélice contínua é dividido em três etapas
(Figura 2.19):
Figura 2.19 – Fases de execução das estacas do tipo hélice contínua (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
23
• Etapa A (perfuração): corresponde a cravação do trado helicoidal contínuo até
a cota especificada em projeto;
• Etapa B (concretagem): bombeia-se o concreto pela haste, de maneira a
preencher o vazio deixado pela hélice, que é retirada simultaneamente à
concretagem;
• Etapa C (armadura): consiste na colocação de armaduras após a concretagem;
De acordo com Antunes e Tarozzo (1998), as principais vantagens do processo
executivos deste tipo de estaca são:
• A elevada produtividade, promovida pela versatilidade do equipamento, que
conseqüentemente gera economia devido à redução do cronograma de obra;
• Adaptabilidade na maioria dos tipos de terreno, exceto quando ocorrem
matacões e rochas;
• Não produz distúrbios e vibrações às construções vizinhas;
• Controle de qualidade dos serviços executados;
• Além de não causar descompressão do terreno, durante a execução.
Entretanto, Antunes e Tarozzo (1998), ressaltam as desvantagens do processo
executivo de estacas do tipo hélice contínua, tais como:
• É necessário que o terreno seja plano e que ofereça fácil movimentação para o
grande porte do equipamento;
• É necessária a existência de uma central de concreto nas proximidades da obra,
por conta da alta produtividade deste processo executivo;
• É necessário um número mínimo de estacas para compensar os custos com a
mobilização dos equipamentos envolvidos;
• É necessário haver no canteiro de obras uma pá-carregadeira para realizar a
limpeza e remoção do material extraído da perfuração.
A Figura 2.20 mostra o equipamento utilizado para execução de estacas tipo
hélice contínua, obtida através de visita a um canteiro de obras localizado na Avenida
Humberto Monte, no bairro Pici, em Fortaleza.
24
Figura 2.20 – Equipamento para execução de estaca tipo hélice contínua.
2.4.6 Estacas raiz
De acordo com Alonso (1998a), a estaca raiz corresponde a um tipo de fundação
injetada, ou seja, um tipo de fundação executada por meio do uso de injeção de calda de
cimento ou de argamassa de cimento e areia sob pressão, garantindo, dessa forma, a
integridade do fuste e aumentando a resistência lateral, de ponta, ou de ambas.
O processo executivo das estacas raiz é dividido em quatro etapas (Figura 2.21):
• Etapa 1: perfuração do terreno por meio de circulação de água;
• Etapa 2: colocação da armadura;
• Etapa 3: preenchimento do furo com argamassa, utilizando um tubo de injeção
que é levado até o final da perfuração e a realização da injeção, de baixo para
cima, até que a argamassa, ou calda de cimento, extravase pela abertura
superior do tubo de revestimento;
• Etapa 4: aplicação de golpes de ar comprimido com remoção simultânea dos
tubos de revestimento rosqueáveis.
25
Figura 2.21 – Etapas de execução das estacas raiz (Fonte: ALONSO, 1998a).
A principal vantagem da estaca raiz é a elevada tensão de trabalho do fuste, que é
constituído por argamassa de cimento e areia, e o fato de ser inteiramente armada ao longo de
todo o seu comprimento. Além disso, por conta do tamanho relativamente pequeno do
equipamento, é uma boa sugestão para fundações em locais de difícil acesso. Contudo, como
desvantagens, o processo executivo de estacas raiz exige um estoque de sacos de cimentos no
canteiro, assim como, a necessidade de reservatório de água na obra e o aspecto de sujeira,
devido à lama resultante do processo de circulação de água, durante a escavação do solo.
Na Figura 2.22, obtida numa visita realizada a um canteiro de obras localizado na
Rua Barão de Aratanha, no bairro de Fátima, em Fortaleza, é possível visualizar a lama
acumulada resultante do processo de execução das estacas tipo raiz.
26
Figura 2.22 – Execução de estaca raiz.
2.4.7 Estacas pré-moldadas
Segundo Alonso (1998b), as estacas pré-moldadas caracterizam-se de acordo com
o método de execução, podendo ser cravadas no terreno por percussão, prensagem ou
vibração, classificadas no grupo das estacas de deslocamento. Em geral, são constituídas por
um único material, podendo ser aço, madeira, concreto armado ou protendido. Quando houver
a associação de dois desses materiais, passa a receber a denominação de estaca mista.
As estacas de madeira são normalmente cravadas por percussão, necessitando de
proteção na cabeça da estaca através do uso de anel cilíndrico de aço, para evitar o
rompimento ou desgaste da madeira devido à ação do pilão. Caso a estaca tenha que
atravessar camadas resistentes de solo, é preciso que a ponta da estaca seja protegida com
uma ponteira de aço. Uma das vantagens é o fato de apresentar vida útil praticamente
ilimitada, desde que seja mantida permanentemente abaixo do nível d’água. Entretanto, como
desvantagem, é a necessidade de receber tratamento contra o apodrecimento precoce e o
ataque de insetos (ALONSO, 1998b).
As estacas metálicas (Figura 2.23) são constituídas por “peças de aço laminado ou
soldado, tais como perfis de seção I e H, chapas dobradas de seção circular, quadrada,
retangular bem como os trilhos, estes reaproveitados após sua remoção de linhas férreas”
(ALONSO, 1998b, p. 375). Dentre as vantagens, apresentam elevada capacidade de suporte,
27
são executadas com grande rapidez e geram perturbações menores do que àquelas geradas por
outros tipos de estacas cravadas por percussão. Contudo, deve-se ter um cuidado especial
quanto à soldagem de perfis que constituem uma mesma estaca, de forma a garantir uma
união eficiente. Conforme Alonso (1998b), um problema comum é o drapejamento, ou seja, o
encurvamento do eixo da estaca metálica, durante a cravação por percussão, através de solos
de baixa resistência (argila mole).
Figura 2.23 – Estacas metálicas com diferentes seções transversais (Fonte: ABCP, s.d.).
Na Figura 2.24, obtida numa visita realizada a um canteiro de obras localizado na
Avenida José Bastos, no bairro Couto Fernandes, em Fortaleza, é possível visualizar o serviço
de soldagem de dois perfis de uma estaca metálica.
Figura 2.24 – Soldagem dos perfis de estaca metálica.
28
As estacas de concreto (Figura 2.25) podem ser armadas ou protendidas (seção
circular), adensadas por centrifugação (seção circular) ou por vibração (seção quadrada ou
circular). Dentre suas vantagens está o controle de qualidade exercido na confecção das
estacas (diferentemente das moldadas in loco). Entretanto, devem-se tomar cuidados quanto
ao transporte, para que não haja quebras, e quanto ao uso em terrenos com presença de
matacões ou camadas pedregulhosas, devido aos riscos de ruptura por conta dos elevados
esforços de cravação (DANTAS NETO, 2008).
Figura 2.25 – Estacas de pré-moldadas de concreto com diferentes seções transversais (Fonte: ABCP, s.d.).
Segundo Dantas Neto (2008), o controle da capacidade de carga das estacas prémoldadas é feito através da determinação da nega. A nega corresponde à penetração
permanente da estaca promovida pela aplicação de um golpe do pilão. Normalmente é medida
através de uma série de dez golpes.
2.4.8 Tubulões
De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), os tubulões são elementos de
fundação profunda executados em escavações abertas no terreno, na qual ocorre descida de
operário pelo menos na sua fase final. Podem ser do tipo tubulão a céu aberto ou tubulão a ar
comprimido.
Segundo a NBR 6122 (ABNT, 1996), o procedimento executivo de tubulões a céu
aberto consiste na escavação de um poço aberto no terreno, realizando o alargamento de sua
base e posterior concretagem. São executados, geralmente, acima do nível d’água, a menos
que se faça o rebaixamento do lençol freático, como forma de evitar riscos de
29
desmoronamento da perfuração. Nas situações em que houver apenas carregamento vertical,
pode-se utilizar apenas armadura no topo para fazer a amarração com o bloco de coroamento
(Figura 2.26).
(a) Perspectiva
(b) Corte longitudinal
Figura 2.26 – Tubulão a céu aberto em perspectiva e corte longitudinal (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), os tubulões a ar comprimido, sejam
com camisa de concreto (Figura 2.27) ou de aço, são utilizados nas situações nas quais a
escavação é feita abaixo do nível d’água e não é possível realização de rebaixamento do
lençol freático. Permitem profundidades de até 30 m abaixo do nível d’água, desde que sejam
tomadas as precauções quanto à pressão máxima de ar comprimido.
30
Figura 2.27 – Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto (Fonte: DANTAS NETO, 2008).
As principais vantagens deste processo executivo estão na elevada capacidade de
carga dos tubulões, devido ao alargamento da base e que conseqüentemente gera economia
por não utilizar armaduras, além das grandes profundidades obtidas nas escavações,
principalmente quando se utiliza o tubulão com ar comprimido. Entretanto, dentre as
desvantagens, a principal está nos riscos aos quais os operários estão envolvidos
(desmoronamentos e falhas na compressão e descompressão do ar), o que exige uma equipe
médica durante a execução das atividades.
2.5 Escolha do tipo de fundação
Segundo o engenheiro geotécnico Antônio José Nóbrega Júnior, diretor técnico da
empresa Geobrasil/Fundações Projetos e Engenharia Ltda., empresa especializada na área de
projetos e execução de fundações em Fortaleza, podem ser considerados como fatores
31
principais que determinam a escolha de um determinado tipo de fundação:
• A carga da edificação, ou seja, a carga proveniente dos pilares. Assim, é
importante conhecer o carregamento dos pilares, identificando a ocorrência de
esforços de compressão, tração ou de flexão;
• O tipo de solo, que através dos relatórios de sondagem, é possível identificar a
presença de argilas moles orgânicas, de solos muito resistentes, de nível d’água
e de matacões;
• A vizinhança, pois a localização da obra tem sido um fator determinante na
escolha, visto que alternativas à percussão como estacas pré-moldadas de
concreto, metálicas e Franki são evitadas devido aos incômodos sofridos pelos
vizinhos;
• O cronograma de execução, buscando alternativas com menor prazo de
execução;
• E o custo, um fator importante, mas que não pode superar os fatores técnicos
de projeto.
Na situação em que é apontado o uso de fundações profundas do tipo estaca,
parte-se então para a comparação do custo. Na determinação do preço final de uma
alternativa, é preciso levar em consideração três itens importantes: a mão-de-obra, ou seja, a
execução do serviço; o material que será gasto na realização daquela estaca; e o volume do
bloco de coroamento (estrutura de transição entre a fundação e os pilares). O preço final será a
composição destes três itens.
Às vezes, é possível que uma solução seja mais econômica quando se analisa os
custos do serviço, porém quando se adicionam os custos relativos ao volume do bloco de
coroamento (concreto e aço), ela pode torna-se menos atraente.
Embora não seja um fator determinante na escolha, o layout do canteiro de obras
pode influenciar na utilização de determinada solução, como por exemplo, a estaca tipo hélice
contínua. Em canteiros de profundidade elevada (três ou quatro níveis de subsolo) e que não
disponham de rampa, não permitem a entrada da máquina de execução deste tipo de estaca.
Enquanto isso, o equipamento de estaca raiz é favorecido, pois pode entrar no canteiro com o
auxílio de um guindaste.
32
3 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA
3.1 Características gerais
A Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), também conhecida por Grande
Fortaleza, foi criada pela Lei Complementar Federal nº 14, de 8 de junho de 1973.
Atualmente é formada por 15 municípios (Figura 3.1): Fortaleza, Caucaia, Maranguape,
Pacatuba, Aquiraz, Maracanaú, Eusébio, Guaiúba, Itaitinga, Chorozinho, Pacajus, Horizonte,
São Gonçalo do Amarante, Pindoretama e Cascavel (estas duas últimas ingressaram em 2009
por decisão do governo estadual). Apresenta uma área de 5.785,82 km2 e uma população de
3.665.259 habitantes (WIKIPÉDIA, 2009).
A RMF correponde, em população, à terceira maior região metropolitana do
Nordeste (após as regiões metropolitanas de Salvador e do Recife), gerando como área de
influência, além do estado do Ceará, o oeste do Rio Grande do Norte, o centro-norte do Piauí,
o leste do Maranhão e a região de divisa entre o estados do Ceará e de Pernambuco. Uma das
maiores dificuldades enfrentadas pela RMF é a integração de suas cidades, pois o transporte
coletivo é pouco abrangente. Além disso, a cidade de Fortaleza detém a quase totalidade dos
equipamentos urbanos da metrópole (WIKIPÉDIA, 2009).
Figura 3.1 – Mapa da Região Metropolitana de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).
33
Quanto à economia da RMF, pode-se observar que no entorno do Porto do Pecém,
localizado entre os municípios de Caucaia e São Gonçalo do Amarante, está sendo estruturado
o Complexo Industrial e Portuário do Pecém, que abrigará também a Usina Siderúrgica do
Ceará. Já o Distrito Industrial de Maracanaú abriga boa parte das indústrias da metrópole,
sendo outra parte localizada no corredor da Rodovia BR-116, ao longo de Horizonte e
Pacajus. O turismo e a expansão imobiliária estão entre as principais atividades dos
municípios litorâneos, tais como São Gonçalo do Amarante, Caucaia, Aquiraz e Cascavel.
Fortaleza possui 313,8 km2 e 2.505.552 habitantes. Além disso, possui 34 km de
praias e está situada a uma altitude média de 21 m, é dividida em 114 bairros (Figura 3.2) e
em 6 unidades administrativas diretas da prefeitura denominadas de Secretarias Executivas
Regionais (SERs), conforme Figura 3.3 (WIKIPÉDIA, 2009).
Figura 3.2 – Mapa de situação dos bairros de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).
34
SER I
SER II
SER III
SER IV
SER V
SER VI
Figura 3.3 – Mapa de situação das Secretarias Executivas de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).
Um setor que tem se destacado na economia de Fortaleza é o da indústria da
construção civil. O acelerado crescimento da cidade tem proporcionado a construção de um
grande número de edificações verticais, principalmente nos bairros localizados na SER II da
capital, tais como Aldeota, Meireles, Praia de Iracema, Mucuripe, Cocó e Dionísio Torres.
Enquanto que nas outras regiões da capital e nos outros municípios da RMF, há a
predominância de edificações horizontais, com alguns ninhos de edificações verticais.
A localização privilegiada de Fortaleza proporciona para a RMF a criação de um
pólo turístico importante tanto para o Nordeste quanto para o Brasil. Devido às belezas de
suas praias, os municípios litorâneos atraem cada vez mais um fluxo maior de turistas
brasileiros e estrangeiros, que por sua vez favorecem a geração de renda e de emprego, em
especial no setor da construção civil.
Fortaleza possui clima quente, com temperatura média de 26,5 ºC, e vegetação
tipicamente litorânea com áreas de mangue do Parque Ecológico do Cocó, sendo esta a maior
área verde da cidade com área de 1.155 hectares. Dentre as capitais do Nordeste, Fortaleza
possui o segundo maior Produto Interno Bruto (PIB), perdendo apenas para Salvador. O
destaque é dado para o comércio, principal atividade responsável por gerar riquezas na
economia fortalezense (WIKIPÉDIA, 2009).
35
3.2 Geologia
Segundo Miranda (2005), a geologia da RMF é caracterizada pela existência das
seguintes feições geológicas: rochas cristalinas dos tipos metamórficas e ígneas do Complexo
Nordestino, sedimentos terciários do Grupo Barreiras e dunas dos tipos edafizadas e móveis
(Figura 3.4). Todas elas são cortadas por cursos d’água do sistema fluvial, nos quais os
sedimentos recentes estão depositados.
Depósitos fluvio-aluvionares e de mangue
Coberturas colúvio-aluvionares
Dunas
Granitos pós-tectônicos
Páleo-dunas
Complexo Gnáissico-Migmático
Formação Barreiras
Complexo Granítico-Migmático
Figura 3.4 – Esboço geológico da Região Metropolitana de Fortaleza (Fonte: MOURA, 1997).
36
As rochas cristalinas do Complexo Nordestino consistem de metassedimentos,
gnaisses, xistos, quartzitos e calcários, com migmáticos e rochas graníticas associadas ao
período Pré-Cambriano. Os gnaisses de coloração cinza claro, com granulometria média,
constituídos de quartzo, feldspato e mica, são comuns na RMF. Estão presentes na região que
compreendem as cidades de Maracanaú, Maranguape e Caucaia, sendo que na região próxima
ao litoral de Fortaleza elas encontram-se abaixo do Grupo ou Formação Barreiras (Figura
3.5). Nas Serras de Maranguape, da Aratanha e de Camará estão localizadas pedreiras
industriais que fornecem pedras britadas ou em blocos para o setor da construção civil. Nestas
elevações existem, também, depósitos de colúvios, resultantes do transporte dos solos de
alteração (MIRANDA, 2005).
Figura 3.5 – Corte da direção norte-sul (Fonte: MIRANDA, 2005).
A Formação Barreiras, segundo Miranda (2005, p. 296), “distribui-se como uma
faixa sedimentar de largura variável (até 30 km) acompanhando a linha da costa, parcialmente
recoberta junto ao litoral por dunas e areias marinhas”. Tais sedimentos consistem de argilas
variegadas e arenitos avermelhados com níveis caulínicos ou ricos em cascalho, apresentando
camadas laterizadas e conglomerações grosseiras com cimento ferruginoso. Em áreas como a
Volta da Jurema, Mucuripe e Iguape, “este processo de oxidação chega a formar camadas
resistentes, que afloram em alguns pontos do litoral resistindo ao avanço do mar e definindo o
formato da costa”.
As dunas edafizadas, ou páleo-dunas, e as dunas móveis consistem de areias bem
selecionadas de granulação fina a média, às vezes siltosas, quartzosas e quartzo-feldspáticas,
37
com coloração amarela, laranja ou acinzentada. Encontram-se sobre os sedimentos da
Formação Barreiras e, na RMF, as dunas estão quase completamente descaracterizadas por
conta do avanço da urbanização. Enquanto isso, as páleo-dunas estão cobertas por uma
camada de areia com matéria orgânica, mostrando-se com coloração cinza ou marrom
(MIRANDA, 2005).
Seguindo a rede fluvial da RMF, são encontrados os depósitos de sedimentos
aluvionares. Esses depósitos são formados por sedimentos de granulometria grossa ao longo
da calha dos rios nas regiões das rochas cristalinas. Já nas planícies de inundação, são
formadas por areias finas, siltes e argilas, geralmente com matéria orgânica. Enquanto isso,
nas áreas próximas ao litoral, sobre as dunas e os sedimentos da Formação Barreiras, existem
depósitos mais possantes de sedimentos finos com presença de matéria orgânica nas regiões
de lagoas e mangues, como é o caso do depósito de argila orgânica de 12 metros de espessura
da região da Avenida Engenheiro Santana Júnior com o Rio Cocó (MIRANDA, 2005).
3.3 Características geotécnicas
Segundo Miranda (2005, p. 297), “os solos da região [RMF] apresentam
características geotécnicas bem definidas que influenciam o projeto e a execução das obras de
engenharia”. Conseqüentemente, essas características são importantes em relação ao suporte
das fundações das edificações.
A região das rochas cristalinas apresenta três níveis horizontais distintos (Figura
3.6). O primeiro, superficial, apresenta-se como arenoso-argiloso com pedregulhos, marrom,
com presença de raízes e de matérias orgânicas. O segundo horizonte, conhecido no meio
científico por solo residual maduro, apresenta-se como areia argilosa com pedregulhos,
vermelha ou amarela. Por fim, o terceiro horizonte, conhecido por solo residual jovem (ou
saprolito), apresenta-se com a aparência da rocha gnáissica com frações de areia, silte e argila
(MIRANDA, 2005).
38
Figura 3.6 – Horizontes dos solos das regiões cristalinas (Fonte: MIRANDA, 2005).
Assim, Miranda (2005, p. 299) afirma que “estacas pré-moldadas de concreto,
hélice contínua, Franki e tubulões geralmente se apóiam sobre o horizonte saprolítico”. No
caso das estacas raízes, pelo fato de serem executadas com perfuratrizes rotativas, e das
estacas metálicas, por conta das elevadas capacidades e reduzidas seções, elas conseguem
ultrapassar essa camada e atingem a rocha.
Na região da Formação Barreiras, os solos são constituídos por areia, silte e argila
em variadas proporções com níveis ricos em cascalho, com camadas de areias argilosas, areias
siltosas e argilas areno-siltosas, de coloração cinza claro ao vermelho, passando por amarelo e
laranja. Além disso, há a existência de camadas conglomeráticas e laterizadas formando
arenitos de cimento ferruginoso, presentes em cotas próximas ao nível do mar e que irão
influenciar o projeto de fundações para edifícios à beira-mar (Figura 3.7). No caso das estacas
metálicas, a cravação é geralmente interrompida ao atingir estas camadas (MIRANDA, 2005).
Figura 3.7 – Leito conglomerático da Formação Barreiras (Fonte: MIRANDA, 2005).
39
Portanto, na maioria das obras realizadas nesta região, haverá o predomínio de
camadas de areia e argila, pouco permeáveis, com formação de lençol freático e com
consistência e compacidade que variam de forma crescente conforme a profundidade,
medidos através de ensaios de investigação geotécnica, como o SPT, por exemplo. Miranda
(2005, p. 301) afirma que estas condições “não constituirão problema para as fundações de
obras de pequeno porte, mas exigirão fundações profundas em estacas ou tubulões para obras
de maior concentração de cargas”.
Ainda assim, quanto às fundações na Formação Barreiras, segundo Miranda
(2005, p. 301), “as estacas pré-moldadas de concreto, Franki, raiz, hélice contínua e tubulões
geralmente atingem profundidades entre 10 a 15 metros, já as estacas metálicas avançam até
profundidades da ordem de 25 metros”. Entretanto, as estacas metálicas não conseguem
atingir tal profundidade em regiões com presença de arenitos e conglomerados ferruginosos,
como explicitados anteriormente.
Na região de dunas, os solos são constituídos por areias finas e médias, algumas
vezes siltosas, de coloração cinza claro, amarela e laranja, com espessuras de até 15 metros e
compacidade crescente. Estes solos são excelentes para suportar pequenas edificações,
assentadas sobre fundações diretas. No caso de edificações com maiores concentrações de
carga, é exigido o emprego de fundações profundas. De acordo com Miranda (2005, p. 306),
“geralmente as estacas metálicas, Franki, raiz, hélice contínua e tubulões alcançam
profundidades entre 5 a 15 metros. As estacas metálicas não atingem nega nesta camada, indo
buscar apoio nos sedimentos terciários subjacentes”.
Quanto aos depósitos de sedimentos aluvionares, estes são constituídos por areias
grossas e pedregulhos nas calhas dos rios das regiões cristalinas. Neste caso, as obras deverão
se apoiar em fundações profundas sobre o solo residual subjacente ou sobre a rocha do
embasamento. Nas regiões das planícies de inundação, os solos aluvionares são constituídos
por areias finas, siltes e argilas, quase sempre com matéria orgânica, e exigindo fundações
profundas por conta do grande risco de ocorrência de recalques com uso de fundações diretas.
De forma similar, os solos aluvionares da região de rios, mangues e lagoas sobre a Formação
Barreiras e sobre as dunas apresentam, também, granulometria fina com matéria orgânica e
exigindo, de forma obrigatória, o uso de fundações profundas devido aos riscos de recalques
que são oferecidos no caso das fundações diretas (MIRANDA, 2005).
40
3.4 Histórico de fundações na cidade de Fortaleza
O que se sabe da história das fundações executadas em Fortaleza é através de
relatos de profissionais da área geotécnica, como os do engenheiro civil e consultor Antônio
Nunes de Miranda e da área de estruturas de edificações, como os do engenheiro estrutural
Hugo Alcântara Mota, ex-diretores do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do
Ceará.
Até meados da década de 60, havia muitos edifícios de 3 andares executados
sobre fundações diretas, baseados nas condições de carga do solo de dunas, e sendo admitida
nos projetos a capacidade de suporte de 1 kgf/cm2 (ou 100 kPa). Esta capacidade podia variar
de 0,5 kgf/cm2 (nas regiões de dunas depositadas sobre lagoas) a 1,5 kgf/cm2. Assim eram
comuns os recalques sofridos pelas edificações naquela época, contudo ocorriam em
condições aceitáveis.
Um fato que chama a atenção era o edifício do IAPC (Instituto de Aposentadoria e
Pensão dos Comerciários), onde está localizado atualmente o INSS (Instituto Nacional de
Seguridade Social), e recentemente denominado por Previdência Social. Consiste no primeiro
grande edifício de Fortaleza, até a década de 60, com aproximadamente 12 andares, feito em
estrutura de concreto armado e assente sobre fundações diretas do tipo sapatas. Este edifício
ficou famoso, em noticiários da época, pelos recalques relativamente grandes ocorridos, sendo
abandonado por diversas vezes pelos seus usuários. Atualmente, nota-se que a estrutura
encontra-se num ponto de equilíbrio devido à acomodação de suas fundações.
Na década de 70, com a valorização dos terrenos, passou-se a construir edifícios
de 8 andares, cuja capacidade, em geral, não era mais suportada pelas sapatas. Nessa época,
destacam-se as estacas pré-moldadas de concreto. Contudo, com a construção de edifícios de
12 andares, e pelas limitações dimensionais das estacas pré-moldadas da época que
necessitava de comprimentos maiores, adotou-se a solução de construir um nível de subsolo.
Assim as sapatas voltaram a ser empregadas, pois se conseguia capacidades de suportes de 2
kgf/cm2.
Essa época caracteriza-se, também, pelo uso de estacas metálicas, especialmente
na região do litoral de Fortaleza, onde é comum encontrar a camada de arenito, citado
anteriormente. Nessa região, as estacas pré-moldadas não conseguiam atravessar esta camada
resistente, com SPT de 20 a 25 golpes, favorecendo o uso das estacas metálicas que, em geral,
41
penetravam a camada de arenito. Com o tempo, os trilhos utilizados na cravação de estacas
metálicas, até então consideradas sucatas de ferrovias desativadas, tiveram seus preços
majorados, pois o comércio de trilhos ficou concentrado nas mãos de poucas pessoas. Além
do mais, o barulho e a vibração produzidos durante a cravação passou a gerar incômodos à
vizinhança.
Na década de 90, os edifícios chegavam a 18 andares e passaram a ser executados
em estacas, destacando-se como novidade a estaca raiz. Este tipo de fundação passou a
substituir as estacas metálicas, pois como a perfuração é feita com uma broca diamantada,
conseguia atravessar qualquer tipo de terreno, especialmente a camada de leito
conglomerático ferruginoso, localizado na área dos bairros Meireles e Aldeota.
Algumas situações comuns enfrentadas pelos engenheiros da época era a
ocorrência de estacas metálicas de tamanhos diferentes num mesmo bloco de coroamento.
Numa obra realizada na Avenida Beira Mar, aconteceu a situação, num mesmo bloco, haver
uma estaca com comprimento de 4 m e outra, distante 60 cm, ter comprimento de 17 m, pois
nem sempre se conseguia atravessar a camada do conglomerático. Assim, era comum a
utilização de triplo trilho (consiste numa seção transversal triangular formada por três trilhos
soldados), até encontrar o conglomerático, e o uso de trilho simples, onde era possível
atravessar essa camada. Com o uso da estaca raiz, foi possível homogeneizar o tamanho das
estacas de um bloco, facilitando a execução destas no canteiro e oferecendo mais segurança
ao projetista.
Outra solução também utilizada nos edifícios de 18 andares foi a construção de
subsolo com 2 a 3 níveis (atualmente existem subsolos de até 4 níveis em Fortaleza), na qual
se obtêm capacidades de suporte da ordem de 3 a 4 kgf/cm2. Voltando a serem usadas as
sapatas como alternativa.
Recentemente, surgiu a estaca hélice contínua, caracterizada pela alta
produtividade e que, atualmente oferece preço competitivo com a estaca raiz.
Curiosamente, sabe-se da construção de um edifício em tubulão a céu aberto,
localizado na Avenida Borges de Melo, e hoje pertencente à Telemar Norte Leste S/A.
Enquanto as fundações do edifício sede do Banco do Nordeste, no Centro, foram realizadas
com estacas de grande diâmetro moldadas in situ.
42
4 APRESENTAÇÃO DOS DADOS COLETADOS
A seguir, são apresentados os dados obtidos da pesquisa realizada e que foram
coletados através dos trabalhos, em grupo, de alunos da disciplina de Projeto e Construção de
Edifícios, dos últimos cinco anos, ministrada pelos professores Alexandre Araújo Bertini e
Ricardo Marinho de Carvalho, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do
Ceará, dentre os quais foram extraídas as informações quanto à localização, ao número de
pavimentos e ao tipo de fundação executada. Ao todo, foi realizado um levantamento de 107
obras distintas.
Neste levantamento, foram consideradas somente as edificações residenciais e
comerciais a partir de três pavimentos. As obras foram agrupadas conforme o ano em que
foram estudadas pelos alunos do curso de Engenharia Civil.
A Tabela 4.1 fornece os dados sobre 21 obras visitadas no ano de 2005. Nela, é
possível observar que 5 delas encontram-se no Meireles e outras 5 no Cocó. Das 21 obras, 6
foram executadas em fundação direta e as outras 15 foram executadas em fundação profunda .
Tabela 4.1 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2005.
Obra
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Localização
Avenida Beira Mar - Meireles
Avenida Beira Mar - Meireles
Rua Aloyzio Soriano Aderaldo - Cocó
Avenida Padre Antônio Tomás - Cocó
Avenida Padre Antônio Tomás - Cocó
Rua João Brígido - Aldeota
Rua Leonardo Mota - Aldeota
Rua João Augusto Lima - Guararapes
Porto das Dunas (Aquiraz)
Rua Gonçalves Ledo - Centro
Estrada do Ancuri - Ancuri
Avenida Rui Barbosa - Joaquim Távora
Rua Silva Paulet - Meireles
Rua Silva Paulet - Meireles
Rua Conselheiro Tristão - Fátima
Rua Mauro Freire - Cidade dos Funcionários
Rua Paurilo Barroso - Maraponga
Avenida Abolição - Meireles
Rua Batista de Oliveira - Cocó
Avenida Engenheiro Santana Júnior - Cocó
Rua Napoleão Laureano - Fátima
Nº de
pavimentos
26
26
26
25
26
25
22
18
4
27
3
20
27
27
22
22
4
16
24
28
19
Tipo de fundação
Estaca raiz
Estaca raiz
Estaca hélice contínua
Estaca Franki
Sapata
Estaca metálica
Sapata
Estaca hélice contínua
Sapata
Estaca hélice contínua
Radier
Estaca raiz
Estaca metálica
Sapata
Estaca raiz
Estaca raiz
Radier
Estaca raiz
Estaca hélice contínua
Estaca raiz
Estaca raiz
43
Já a Tabela 4.2 fornece os dados sobre 25 obras visitadas no ano de 2006. Nela, é
possível observar que 8 obras encontram-se no Meireles, 4 delas estão no Cocó e outras 3 na
Aldeota. Das 25 obras visitadas, 9 foram executadas em fundação direta, enquanto que 16
foram executadas em fundação profunda.
Tabela 4.2 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2006.
Obra
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
Nº de
Localização
pavimentos
Tipo de fundação
Avenida Conselheiro Gomes de Freitas - Edson Queiroz
3
Estaca pré-moldada de concreto
Rua General Tertuliano Potiguara - Aldeota
26
Estaca raiz
Rua Padre Guerra - Pici
16
Estaca hélice contínua
Rua Andrade Furtado - Cocó
26
Estaca hélice contínua
Rua Osvaldo Cruz - Meireles
21
Sapata
Avenida Mozart Pinheiro de Lucena - Barra do Ceará
4
Radier
Rua Andrade Furtado - Cocó
19
Sapata
Rua Tibúrcio Cavalcante - Meireles
26
Estaca raiz
Rua Vilebaldo Aguiar - Cocó
22
Sapata
Via Paisagística - Serrinha
4
Radier
Avenida Miguel Dias - Guararapes
16
Sapata
Rua José Vilar - Meireles
25
Estaca raiz
Rua Carlos Vasconcelos - Aldeota
20
Estaca raiz
Rua José Lourenço - Meireles
21
Estaca hélice contínua
Rua Andrade Furtado - Cocó
26
Sapata
Avenida Santos Dumont - Papicu
25
Estaca hélice contínua
Avenida Washington Soares - Parque Manibura
3
Estaca raiz
Rua Barão de Aratanha - Fátima
26
Estaca hélice contínua
Porto das Dunas (Aquiraz)
4
Sapata
Rua Coronel Linhares - Aldeota
26
Sapata
Avenida Abolição - Meireles
23
Estaca hélice contínua
Rua Ildefonso Albano - Meireles
26
Estaca hélice contínua
Rua José Lourenço - Meireles
28
Estaca raiz
Avenida Historiador Raimundo Girão - Meireles
18
Estaca raiz
Rua Padre Roma - Fátima
24
Estaca hélice contínua
A Tabela 4.3 fornece os dados sobre 16 obras visitadas no ano de 2007. Nela, é
possível observar que 4 obras foram realizadas fora do perímetro da cidade de Fortaleza (1 em
Caucaia e 3 em Aquiraz). Das 16 obras, apenas 3 foram executadas em fundação direta,
enquanto que as outras 13 foram executadas em fundação profunda.
Enquanto isso, a Tabela 4.4 fornece os dados de 23 obras visitadas no ano de
2008. O destaque é dado para a Aldeota, onde foram realizadas 6 obras. Das 23 obras, 6 foram
executadas em fundação direta, enquanto que 17 foram executadas em fundação profunda.
44
Tabela 4.3 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2007.
Obra
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
Localização
Rua Barbosa de Freitas - Meireles
Lagoa do Catu (Aquiraz)
Avenida Rui Barbosa - Aldeota
Rua Doutor Gilberto Studart - Cocó
Tabapuá (Caucaia)
Porto das Dunas (Aquiraz)
Avenida Ministro José Américo - Cambeba
Rua Bento Albuquerque - Cocó
Rua Barbosa de Freitas - Meireles
Rua Saldanha Marinho - Fátima
Rua Padre Valdevino - Centro
Rua Monsenhor Dantas - Jacarecanga
Avenida Washington Soares - Edson Queiroz
Avenida Mister Hull - Pici
Porto das Dunas (Aquiraz)
Rua Barão de Aratanha - Fátima
Nº de
pavimentos
27
5
26
27
5
5
23
14
21
10
7
25
16
16
5
18
Tipo de fundação
Estaca metálica
Estaca hélice contínua
Estaca hélice contínua
Estaca hélice contínua
Estaca raiz
Sapata
Estaca Franki
Estaca Franki
Sapata
Estaca pré-moldada de concreto
Estaca hélice contínua
Estaca raiz
Estaca hélice contínua
Estaca hélice contínua
Sapata
Estaca raiz
Tabela 4.4 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2008.
Obra
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
Nº de
Localização
pavimentos
Tipo de fundação
Rua Júlio Siqueira - Dionísio Torres
23
Estaca hélice contínua
Rua Antonele Bezerra - Meireles
26
Estaca hélice contínua
Rua Matos Vasconcelos - Damas
11
Estaca pré-moldada de concreto
Avenida Santos Dumont - Aldeota
28
Estaca raiz
Rua dos Ipês - São Gerardo
10
Estaca pré-moldada de concreto
Rua Deputado João Pontes - Fátima
25
Estaca hélice contínua
Rua General Tertuliano Potiguara - Aldeota
22
Estaca raiz
Avenida Sebatião de Abreu - Cocó
22
Estaca hélice contínua
Rua Doutor Atualpa Barbosa Lima - Meireles
25
Estaca raiz
Avenida Washington Soares - Edson Queiroz
17
Estaca hélice contínua
Rua Pereira Valente - Meireles
26
Estaca raiz
Rua Silva Jatahy - Meireles
26
Estaca raiz
Rua Padre Valdevino - Aldeota
16
Estaca hélice contínua
Rua Walter Pompeu - Álvaro Weyne
4
Radier
Rua Monsenhor Catão - Aldeota
26
Sapata
Porto das Dunas (Aquiraz)
4
Sapata
Rua Jacinto Botelho - Guararapes
16
Sapata
Avenida Senador Virgílio Távora - Aldeota
4
Sapata
Avenida Sargento Hermínio Sampaio - Monte Castelo
17
Estaca hélice contínua
Rua Joãozito Arruda - Cidade dos Funcionários
22
Estaca raiz
Avenida Historiador Raimundo Girão - Praia de Iracema
18
Estaca raiz
Rua Silva Paulet - Aldeota
25
Estaca hélice contínua
Rua Adolfo Gurgel – Cocó
16
Sapata
45
Por fim, na Tabela 4.5 são apresentados os dados coletados das visitas realizadas a
22 canteiros de obras no ano de 2009. O bairro Meireles, com 8 obras, aparece como o bairro
com maior número de obras visitadas. Destas 22 obras, 5 foram executadas em fundação
direta, enquanto que 17 foram executadas em fundação profunda.
Tabela 4.5 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2009.
Obra
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
Localização
Rua Monsenhor Bruno - Meireles
Porto das Dunas (Aquiraz)
Avenida José Bastos - Farias Brito
Avenida Antônio Justa - Meireles
Rua Silva Jatahy - Meireles
Avenida Engenheiro Santana Júnior - Cocó
Avenida Rui Barbosa - Meireles
Avenida Norte - Engenheiro Luciano Cavalvante
Rua Vicente Linhares - Aldeota
Avenida Desembargador Moreira - Dionísio Torres
Rua Silva Jatahy - Meireles
Rua Joãozito Arruda - Cidade dos Funcionários
Avenida 13 de Maio - Fátima
Porto das Dunas (Aquiraz)
Porto das Dunas (Aquiraz)
Rua Marcos Macedo - Aldeota
Rua Ana Bilhar - Meireles
Rua Pereira Valente - Meireles
Rua Goiás - Jóquei Clube
Rua Monsenhor Bruno - Meireles
Rua Guilherme Rocha - Centro
Rua Barão de Aratanha - Fátima
Nº de
pavimentos
26
5
18
26
26
28
28
10
25
18
27
24
25
4
4
16
24
21
17
23
32
20
Tipo de fundação
Estaca raiz
Sapata
Estaca raiz
Estaca hélice contínua
Estaca raiz
Estaca raiz
Estaca hélice contínua
Estaca pré-moldada de concreto
Sapata
Sapata
Estaca raiz
Estaca raiz
Estaca hélice contínua
Sapata
Estaca raiz
Sapata
Estaca raiz
Estaca raiz
Estaca raiz
Estaca hélice contínua
Estaca raiz
Estaca raiz
46
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A seguir são apresentados os resultados da pesquisa realizada, divididos em três
parâmetros: quanto à localização dos edifícios pesquisados, quanto ao tipo de fundação
executada e quanto ao número de pavimentos dos edifícios.
• Quanto à localização dos edifícios pesquisados
Dentre os municípios da RMF, percebe-se que as obras estudadas pela pesquisa
estão localizadas, geograficamente, em Fortaleza (dividida em 6 SERs), Aquiraz (Porto das
Dunas e Lagoa do Catu) e Caucaia (Tabapuá). A partir daí, é possível notar a concentração
territorial destas obras, de acordo com o mapa de situação dos bairros de Fortaleza, na região
administrada pela Secretaria Executiva Regional II, conforme a Figura 5.1.
Figura 5.1 – Mapa geral de localização das obras pesquisadas.
47
Verifica-se, dentre as 107 obras pesquisadas, que 97% delas encontram-se na
cidade de Fortaleza. Restando apenas 8% das obras realizadas no município de Aquiraz
(sendo 8 obras no Porto das Dunas e 1 na Lagoa do Catu) e 1% no município de Caucaia
(com 1 obra no Tabapuá), conforme Figura 5.2.
Caucaia
1%
8%
Aquiraz
Fortaleza
91%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Figura 5.2 – Distribuição das obras pesquisadas na Região Metropolitana de Fortaleza.
Na cidade de Fortaleza, com 97 obras do levantamento realizado, observa-se que a
área administrada pela SER II detém 69% das obras executadas na cidade. Em seguida, a área
administrada pela SER IV apresenta 12% das obras executadas. Enquanto isso, a SER VI
(com 9%), SER I (com 6%), SER III (com 3%) e SER V (com 1%), conforme Figura 5.3.
SER VI
SER V
9%
1%
SER IV
12%
SER III
3%
SER II
69%
SER I
6%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Figura 5.3 – Distribuição das obras pesquisadas na cidade de Fortaleza.
80%
48
Na área administrada pela SER II, em Fortaleza, tem-se 67 obras do levantamento
realizado. Destas obras, 40% estão localizadas no Meireles, 21% estão na Aldeota e 21% no
Cocó. Em seguida, aparecem Centro (com 4,5%), Guararapes (com 4,5%), Dionísio Torres
(com 3%), Engenheiro Luciano Cavalcante, Joaquim Távora, Papicu e Praia de Iracema (com
1,5% cada), conforme Figura 5.4.
Praia de Iracema
1,5%
Papicu
1,5%
Joaquim Távora
1,5%
Eng. Luciano Cavalcante
1,5%
Dionísio Torres
3%
Guararapes
4,5%
Centro
4,5%
Cocó
21%
Aldeota
21%
40%
Meireles
0%
10%
20%
30%
40%
50%
Figura 5.4 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER II.
Já na área administrada pela SER IV, com 11 obras do levantamento realizado,
82% localizam-se no bairro de Fátima e 9% nos bairros Damas e Serrinha, cada (Figura 5.5).
Serrinha
9%
Damas
9%
Fátima
82%
0%
20%
40%
60%
80%
Figura 5.5 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER IV.
100%
49
Enquanto isso, na área administrada pela SER VI, com 9 obras do levantamento
realizado, 33,5% localizam-se nos bairros Cidade dos Funcionários e Edson Queiroz, cada,
ficando os bairros Ancuri, Parque Manibura e Cambeba com 11% cada (Figura 5.6).
Parque Manibura
11%
Cambeba
11%
Ancuri
11%
Edson Queiroz
33,5%
Cidade dos Funcionários
33,5%
0,0%
5,0%
10,0% 15,0% 20,0% 25,0% 30,0% 35,0% 40,0%
Figura 5.6 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER VI.
• Quanto ao tipo de fundação executada
Das 107 obras pesquisadas na RMF, observa-se que 27% delas foram executadas
com fundações diretas e 73% com fundações profundas (Figura 5.7).
27%
Fundação direta
Fundação profunda
73%
Figura 5.7 – Identificação geral dos tipos de fundações executadas na RMF.
50
Considerando as 29 obras executadas em fundação direta na RMF, observa-se que
83% delas foram executadas com sapatas e 17% com radier (Figura 5.8).
17%
Sapata
Radier
83%
Figura 5.8 – Tipos de fundações diretas executadas na RMF.
Se forem consideradas as 78 obras executadas em fundação profunda na RMF,
observa-se que 47% delas foram executadas com estaca raiz, 39% com estaca hélice contínua,
6% com estaca pré-moldada de concreto e 3% com estaca metálica e estaca Franki, cada.
(Figura 5.9).
4%
4%
Estaca raiz
6%
Estaca hélice contínua
47%
Estaca pré-moldada de
concreto
Estaca metálica
39%
Estaca Franki
Figura 5.9 – Tipos de fundações profundas executadas na RMF.
51
Contudo, ao considerar as 107 obras do levantamento, verifica-se que em 35%
foram realizadas em estaca raiz, 28% em estaca hélice contínua, 22% em sapata, 4,5% em
estacas pré-moldadas de concreto e em radier, cada, e 3% em estaca metálica e em estaca
Franki, cada (Figura 5.10).
3%
Estaca raiz
3%
4,5%
Estaca hélice contínua
4,5%
35%
Sapata
Estaca pré-moldada de
concreto
22%
Radier
Estaca metálica
28%
Estaca Franki
Figura 5.10 – Identificação detalhada dos tipos de fundações executadas na RMF.
• Quanto ao número de pavimentos dos edifícios
Verifica-se que, das 107 obras pesquisadas, 21% delas encontram-se na faixa de 3
a 10 pavimentos, 23% na faixa de 11 a 20 pavimentos e 56% na faixa de 21 a 32 pavimentos.
(Figura 5.11).
De 3 a 10
pavimentos
21%
De 21 a 32
pavimentos
56%
De 11 a 20
pavimentos
23%
Figura 5.11 – Identificação das faixas por número de pavimentos na RMF.
52
Dentre as 22 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de 3 a 10 pavimentos,
36% delas foram realizadas fundações em sapata, 23% em radier, 18% em estaca pré-moldada
de concreto, 14% em estaca raiz e 9% em estaca hélice contínua (Figura 5.12).
Estaca hélice
contínua
9%
Estaca raiz
14%
Sapata
36%
Estaca prémoldada de
concreto
18%
Radier
23%
Figura 5.12 – Tipos de fundações executadas na faixa de 3 a 10 pavimentos na RMF.
Porém, ao se considerar as 25 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de 10
a 20 pavimentos, em 40% delas foram realizadas fundações do tipo estaca raiz, em 28% do
tipo estaca hélice contínua, em 24% do tipo sapata e em 4% dos tipos estaca pré-moldada de
concreto e estaca Franki, cada (Figura 5.13).
Estaca prémoldada de
concreto
4%
Estaca Franki
4%
Sapata
24%
Estaca raiz
40%
Estaca hélice
contínua
28%
Figura 5.13 – Tipos de fundações executadas na faixa de 11 a 20 pavimentos na RMF.
53
Por fim, ao se considerar as 60 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de
21 a 32 pavimentos, tem-se que em 40% delas foram realizadas fundações do tipo estaca raiz,
em 35% do tipo estaca hélice contínua, em 17% do tipo sapata, em 5% do tipo estaca metálica
e em 3% do tipo estaca Franki (Figura 5.14).
Estaca metálica Estaca Franki
3%
5%
Sapata
17%
Estaca raiz
40%
Estaca hélice
contínua
35%
Figura 5.14 - Tipos de fundações executadas na faixa de 21 a 32 pavimentos na RMF.
Dessa forma, nota-se que a estaca tipo raiz corresponde à solução mais empregada
na execução de fundações de edifícios de múltiplos pavimentos na RMF. Se forem
considerados os edifícios situados nas faixas de 10 a 20 pavimentos e de 21 a 32 pavimentos,
essa solução chega a corresponder a 40% do total de fundações executadas na região, em cada
faixa.
Em seguida, a estaca hélice contínua, de tecnologia recente e atualmente com
preço competitivo, aparece como a segunda opção mais utilizada na RMF. Contudo, visto que
a maior parte das obras realizadas na RMF localiza-se na área delimitada pelos bairros
Meireles e Aldeota, o uso maior da estaca raiz pode ser atribuído por ser a única opção que
permite atravessar a camada de arenito presente na Formação Barreiras.
Além disso, um fato que chama a atenção é a utilização de fundações diretas do
tipo sapata em edifícios situados na faixa de 21 a 32 pavimentos, comprovando que nas
situações em que são construídos edifícios com 2 ou 3 níveis de subsolo, em geral, atingem-se
camadas de solo com capacidades de suporte elevadas, tornando a solução em sapata
competitiva diante dos tipos de fundações profundas.
54
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES
O objetivo principal deste trabalho foi fazer um levantamento dos tipos de
fundações executadas nos edifícios a partir de 3 pavimentos, localizados na Região
Metropolitana de Fortaleza, nos últimos cinco anos. Foram pesquisadas 107 obras cujos
dados foram coletados por meio dos trabalhos de alunos da disciplina de Projeto e Construção
de Edifícios, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará. Pelo exposto,
pode-se concluir que a estaca do tipo raiz tem sido a fundação mais utilizada nas obras
pesquisadas.
Ao analisar as justificativas do emprego desta solução, deve-se atentar para os
fatores que determinam a escolha do tipo de fundação, tais como o carregamento da
edificação, o tipo de solo, a vizinhança, o cronograma de execução e o custo.
A estaca raiz apresenta elevada capacidade de carga, sendo empregada na
execução de edifícios altos desde a década de 90 em Fortaleza. Além disso, a estaca raiz
surgiu como uma alternativa de fundação profunda que não causa incômodos à vizinhança,
pois seu processo de execução não é percussivo, como ocorre com as estacas pré-moldadas de
concreto, metálicas e Franki.
Às vezes, duas alternativas podem ser equivalentes do ponto de vista técnico e
econômico, permitindo então a utilização de qualquer uma delas. Neste caso, tem-se
observado um uso maior da estaca raiz, visto que há uma maior disponibilidade de
equipamentos para a sua execução na cidade de Fortaleza do que a sua principal concorrente,
a estaca hélice contínua.
Quanto ao tipo de solo, a estaca raiz, que apresenta processo de escavação com
auxílio de brocas diamantadas, é a única solução capaz de atravessar camadas resistentes,
como os matacões ou até mesmo a camada de leito conglomerático ferruginoso presente nos
bairros onde mais se constrói edifícios em Fortaleza, como é o caso do Meireles e da Aldeota,
localizados na região da Formação Barreiras.
Contudo, observa-se o uso crescente da estaca hélice contínua, principalmente
devido à sua alta produtividade e pelo preço cada vez mais competitivo, podendo,
futuramente, tornar-se a solução mais empregada na RMF. Mas vale ressaltar que a estaca
hélice não substitui a estaca raiz nas situações de camadas rochosas, como já foi citado.
Além disso, pode-se concluir, também, a predominância do uso de fundações
55
diretas nas edificações situadas na faixa dos 3 a 10 pavimentos, sendo realizadas com sapatas
ou radiers. Entretanto, à medida que os edifícios vão se tornando cada vez mais altos,
observou-se uma redução do uso de sapatas como fundação.
Nas situações em que foram utilizadas as sapatas para edificações mais altas,
como é o caso dos edifícios de mais de 20 pavimentos, verificou-se a utilização de subsolos
profundos para estacionamentos, permitindo, dessa forma, que fossem atingidas as camadas
de solo com elevadas capacidades de suporte, o que fez com que a solução em sapata, que já
atendia aos critérios técnicos, tornar-se economicamente atraente diante das outras soluções,
como as fundações profundas.
Como sugestão para futuros trabalhos, seria interessante a realização de
levantamentos semelhantes, utilizando o mesmo grupo de obras pesquisadas, para outros
sistemas de edificações, tais como:
• Os tipos de estrutura dos edifícios, incluindo os materiais utilizados nos
elementos estruturais, por exemplo;
• Os tipos de revestimentos externos usados em fachadas, abordando as técnicas
de execução;
• E outros, como os tipos de vedações verticais, de sistemas prediais, de
coberturas ou de pavimentação.
56
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WIKIPÉDIA.
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em:
58
ANEXO
EXEMPLO DE PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM
Figura A.1 – Exemplo de perfil individual de sondagem (Fonte: DANTAS NETO, 2008).