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PROJETO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Segundo Luciano Décourt, as estacas usuais no Brasil podem ser classificas em duas
categorias:
a) Estacas de deslocamento
b) Estacas escavadas
a) ESTACAS DE DESLOCAMENTO são aquelas introduzidas no terreno através de algum
processo que não provoca a retirada do solo.
- Estaca pré-moldade de concreto;
- Estaca metálica;
- Estaca de madeira;
- Estaca tipo Franki.
b) ESTACAS ESCAVADAS são aquelas executadas “in situ” através de perfuração do terreno por um
processo qualquer, com remoção de material, com ou sem revestimento, com ou sem a utilização de fluido
estabilizante.
- Estaca tipo Strauss;
- Estaca trado rotativo;
- Estaca hélice contínua;
- Estacas-Raiz.
Algumas características das estacas:
1.0 - ESTACAS PRÉ-MOLDADAS
VANTAGENS:
- Permite uma boa fiscalização durante a concretagem;
- Permite a moldagem de corpos de prova para verificação da resistência à compressão;
- Permite a moldagem das estacas no local da obra;
- Permite a emenda de uma peça na outra;
- etc.
DESVANTAGENS:
- Tempo de cura normal do concreto de 21 dias;
- A estaca não ultrapassa camada de solo resistente (N/30 > 15);
- O transporte dentro da obra;
- Durante a cravação se o contato do martelo com o concreto não for feito com um material elástico,
quebra a cabeça da estaca;
- Grande vibração durante a cravação.
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- Capacidade de carga do concreto de aproximadamente 60 kg/cm^2.
2.0 – ESTACA METÁLICA
VANTAGENS:
- Atingem grandes profundidades;
- Podem atravessar camadas resistentes de solo;
- Pequena vibração durante a cravação;
- Não apresenta atrito negativo;
- Uma estaca pode ser feita com vários perfis soldados um ao outro;
- Emenda fácil de executar;
- Podem ser cravadas formando um ângulo de inclinação com a vertical.
DESVANTAGENS:
- Custo relativamente elevado;
- Fácil oxidação quando da flutuação do nível da água
3.0 – ESTACA DE MADEIRA
VANTAGENS:
- Duração ilimitada quando mantida permanentemente abaixo da água;
- (^) Custo relativamente pequeno em áreas de reflorestamento de eucalipto;
DESVANTAGENS:
- Duração muito pequena quando fica exposta a flutuação do nível da água, surge a ação dos cogumelos,
cupim e brocas marinhas quando cravadas no mar;
- Comprimento limitado a 12m;
- Obrigação da colocação de um anel metálico na parte do contato com o martelo (pilão);
- Obrigação da licença dos órgãos responsáveis pela conservação do meio ambiente;
- Grande vibração durante a cravação.
4.0 - ESTACA TIPO FRANKI.
A sua execução obedece o seguinte roteiro:
a) Inicia-se a cravação do tubo no solo, derrama-se uma quantidade de concreto seco e apiloando-se com o
pilão, de modo a formar um tampão estanque;
b) Sob os golpes do pilão o tubo penetra no solo e o comprime fortemente;
c) Chegando-se à profundidade desejada, prende-se o tubo e, sob os golpes do pilão, soca-se o concreto
tanto quanto o solo suporta, de modo a construir uma base alargada (ponta alargada da estaca);
d) Terminada a execução da base alargada é colocada a armação e iniciada a execução do fuste, neste
momento inicia-se a retirada do tubo;
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b) Quando o trado está cheio ele é sacado e retirado o solo;
c) Quando a cota de assentamento é atingida, o furo é cuidadosamente limpo e na sua parte inferior é
colocado brita e apiloado;
d) Inicia-se a concretagem da estaca, com um concreto auto-adensável, faltando 2/3 para completar a
concretagem é colocada a ferragem e a parte final da estaca é vibrada com um vibrador de imersão.
VANTAGENS:
- Produção diária muito grande em solo com coesão e ângulo de atrito interno acima do nível da água;
- Aspecto de limpeza na obra;
- Possibilita a construção de estacas relativamente longas;
- (^) Possibilita a construção de estacas inclinadas.
DESVANTAGENS:
- Solo com nível da água muito elevado é necessário a utilização de fluido estabilizador do furo;
- Resistência de ponta não contribui com a capacidade de carga da estaca;
7.0 - ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
A estaca tipo hélice contínua é executada mediante a introdução no terreno de uma haste tubular
dotada externamente de uma hélice continua a qual é descida no terreno por aplicação de um torque. Durante
a penetração e dependendo do diâmetro da haste, não ocorre a retirada do solo escavado, resultando uma
estaca do tipo implantada sem deslocamento do solo. Todavia, pode ocorrer além de uma certa profundidade,
que o solo fique totalmente aderido às pás da hélice quando então, na continuação da penetração, a estaca
passa a ser por deslocamento de solo. Na parte inferior da haste tubular existe um tampão, a ser perdido, que
impede a penetração do solo no seu interior.
Alcançada a cota de assentamento inicia-se a concretagem da estaca por bombeamento de concreto
pela haste tubular sob pressão constante de 1 kgf/cm^2 , retirando-se a composição de perfuração sob
velocidade constante. Durante a remoção da haste um limpador mecânico retira o solo que está aderente entre
as pás da hélice continua.
Imediatamente após o término da concretagem é inserido dentro do concreto, por gravidade ou com
o auxílio de um vibrador, a armação.
Características:
a) Concreto:
- Areia, brita nº 1 e cimento
- Teor de cimento 400kgf/m 3 de concreto
- Slump 20 a 24 cm
- (^) Resistência característica à compressão 180 kgf/cm 2
b) Armação:
- comprimento aproximadamente 8 m;
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- ferro longitudinal de 6 a 8 barras de aço CA – 50A com diâmetro de 16mm ou 20mm;
- estribo helicoidal de barra de aço CA-25 de diâmetro de 10mm a cada 20cm
VANTAGENS:
- Os equipamentos permitem atravessar camada de solo com SPT = 50;
- Os equipamentos permitem executar estaca inclinada de 14 0 até profundidade de 15m;
- Os equipamentos permitem executar estaca inclinada de 11 0 até profundidade entre 16m e
25m;
- Os equipamentos são dotados de instrumentos que monitoram continuamente toda execução
das estacas;
- Não há desconfinamento lateral do solo;
- Como o concreto é bombeado sob pressão ele preenche continuamente o volume escavado,
fornecendo uma maior resistência por atrito lateral da estaca;
- Devido o monitoramento eletrônico é permitido um controle contínuo da qualidade de
execução da estaca;
- (^) Permite a execução de cerca de 200m a 300m de estaca por dia em condições normais de
terreno.
DESVANTAGENS:
- Custo relativamente elevado;
- Número de equipamentos limitados no Brasil;
8.0 – ESTACAS-RAÍZ.
A execução de uma estaca-raiz compreende quatro fases consecutivas:
- Perfuração auxiliada com circulação de água;
- Instalação da armadura;
- Preenchimento do furo com argamassa;
- Remoção do revestimento e aplicação de golpes de ar comprimido.
a) PERFURAÇÃO
A perfuração em solo é feita por rotação de tubos com o auxilio de circulação de água, que é
injetada pelo interior e retorna à superfície pela face externa. Estes tubos vão sendo emendados a medida
que a perfuração avança, sendo posteriormente recuperados após a colocação da armadura e
preenchimento do furo com argamassa. O revestimento deve ser instalado ao longo de toda perfuração. Entretanto, caso as características
do solo permitam, pode ser parcial mas com comprimento que permita aplicar, com garantia de não ser
arrancado, pelos golpes de ar comprimido. Neste caso a perfuração é feita por rotação, com auxilio de
circulação de água, utilizando-se de uma ferramenta cortante chamada “TRICONE”.
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confeccionada em um misturador de alta turbulência, geralmente acionado por motorbomba, pra
garantir a homogeneidade da mistura.
Para atender o consumo mínimo estipulado pela NBR 6122, ou seja 600kg/m 3 , o traço
normalmente utilizado contém 80 litros de areia para 50 kg de cimento e 20 a 25 litros de água,
para se obter uma argamassa com uma resistência característica acima de 20 Mpa.
Quando a argamassa está saindo pela parte superior do tubo de revestimento, é rosqueado na
parte superior deste tubo um tampão metálico ligado a um compressor para permitir aplicar golpes
de ar comprimido durante a extração do revestimento, a extração é auxiliada por macaco
hidráulico. A medida que os tubos vão sendo extraídos o nível da argamassa no interior dos tubos
vai baixando, necessitando ser completado antes da aplicação de novo golpe de ar comprimido.
Esta operação é repetida várias vezes até a conclusão da retirada do revestimento.
ESTACAS:
Uma vez feita a escolha do tipo de fundação mais adequada, levando em conta as
características geotécnicas, as condições de oferta do mercado, (equipamentos) o problema mais
importante é definir a cota de assentamento da fundação. Na escolha desta cota devemos levar
em conta a resistência dos materiais que compõem as peças estruturais.
Os parâmetros de campo disponíveis para definir a cota de assentamento das fundações tem sido os
resultados obtidos nas sondagens com o SPT. Alguns pesquisadores tem descobertos novos dados que estão
sendo utilizados com sucesso na engenharia de fundação, de modo que a capacidade de carga à compressão
das estacas pode ser estimada em função dos parâmetrosF 0 6 1eF 0 6 2da equação geral:
Ex. Determine a carga C (kgf) que a estaca com um diâmetro de 38 cm suporta
Ex. Verifique se o concreto da estaca de diâmetro 50 cm suporta uma carga de
130 toneladas.
Resp.: O concreto não suporta a carga da estaca.
Nega
Penetração permanente de uma estaca, causada pela aplicação de um golpe do pilão. Em geral é
medida por uma série de dez golpes. Ao ser fixada ou fornecida, deve ser sempre acompanhada do peso do
pilão e da altura de queda ou da energia de cravação (martelo automático).
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FÓRMULA DE BRIX
Onde:
Pe Peso da estaca
PM Peso do pilão (ou martelo)
h Altura de queda livre do pilão
5 / 6 Coeficiente de segurança
Pa Carga admissível da estaca, cujo valor deve ser previamente conhecido
e NEGA, é o valor de penetração da estaca no solo para um golpe do pilão
APÊNDICE
Neste Apêndice, são apresentados os tipos mais comuns de estacas e suas respectivas cargas nominais usuais (cargas “admissíveis” considerando apenas o aspecto estrutural), em função da seção transversal do fuste e da tensão média do fuste (). Os catálogos mais recentes das empresas fabricantes ou executoras de estacas mostram valores maiores de carga nominal para alguns tipos de estacas.
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO
(Velloso & Lopes, 1996)
Tipo de estaca Dimensão (cm) Carga nominal (kN) Pré-moldada vibrada Quadrada = 6,0 a 9,0 Mpa
20 x 20 25 x 25 30 x 30 35 x 35
Pré-moldada vibrada circular = 9,0 a 11,0 MPa
F 0 6 6 22
F 0 6 6 29
F 0 6 6 33
Pré-moldada protendida circular = 10,0 a 14,0 MPa
F 0 6 6 20
F 0 6 6 25
F 0 6 6 33
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F 0 6 6 45 650
Escavada com trado espiral (sem lama) = 4,0 Mpa
F 0 6 6 25
F 0 6 6 30
F 0 6 6 35
F 0 6 6 40
F 0 6 6 45
F 0 6 6 50
Estacão (escavada com lama bentonítica) = 4,0 Mpa
F 0 6 6 60
F 0 6 6 80
F 0 6 6 100
F 0 6 6 120
F 0 6 6 140
F 0 6 6 160
F 0 6 6 180
F 0 6 6 200
Estaca-diafragma ou “barrete” = 4,0 Mpa
40 x 250 50 x 250 60 x 250 80 x 250 100 x 250 120 x 250
Nas estacas do tipo broca, geralmente a carga admissível do ponto de vista geotécnico não ultrapassa cerca de 10 KN por metro linear de estaca. Nos estações e “barretes” é possível aumentar a tensão média no concreto para 5,0 ou 6,0 Mpa, com o correspondente acréscimo na carga nominal, desde que o equipamento disponível seja capaz de alcançar a profundidade prevista. De maneira geral, os equipamentos convencionais de escavação podem penetrar terrenos com índice de resistência à penetração do SPT de até 60 golpes.
OUTROS TIPOS DE ESTACAS
Tipo de estaca Dimensão (cm)^ Carga nominal (kN) Apiloada = 4,0 Mpa
F 0 6 6 20
F 0 6 6 25
Franki = 6,0 Mpa
F 0 6 6 35
F 0 6 6 40
F 0 6 6 45
F 0 6 6 52
F 0 6 6 60
Raiz = 8,0 a 22,0 MPa
F 0 6 6 10
F 0 6 6 12
F 0 6 6 15
F 0 6 6 20
F 0 6 6 25
F 0 6 6 31
Hélice contínua = 4,0 a 5,0 MPa
F 0 6 627,
F 0 6 6 35
F 0 6 6 40
F 0 6 6 50
F 0 6 6 60
F 0 6 6 70
F 0 6 6 80
F 0 6 6 90
F 0 6 6 100
Nas estacas apiloadas, geralmente a carga admissível do ponto de vista geotécnico não ultrapassa cerca de 15 kN por metro linear de estaca.
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A estaca apiloada está mal definida na NBR 6122/96 (item 3.16), em que este tipo de estaca é tratado como estaca tipo broca ( sic ). Para as estacas raiz, a carga nominal depende da armadura utilizada. Os valores apresentados são indicados por Alonso (1993). Os valores apresentados de carga nominal para hélice continua são os indicados por Antunes & Tarozzo (1996). Para as estacas Franki, as bases alargadas têm usualmente os seguintes volumes de concreto:
VOLUME DE BASE USUAL EM ESTACAS FRANKI
Diâmetro do tubo (cm) Volume de base V (m 3 ) F 0 6 6 35 F 0 6 6 40 F 0 6 6 45 F 0 6 6 52 F 0 6 6 60
O exposto acima foi retirado do livro Carga admissível em fundações profundas de José Carlos A. Cintra e Nelson Aoki
Roteiro de dimensionamento de Estaca (de acordo com o apresentado no 3º Seminário de Fundações Especiais e Geotecnia
- julho de 1996 – São Paulo)
Pr = F 06 1. N P. A P + F 06 2. N L. A L
Onde:
F 0 6 1 parâmetro que depende do tipo de estaca e do tipo do solo;
F 0 6 2 parâmetro que depende do tipo de estaca;
N (^) P valor médio do SPT medido no intervalo de 4 diâmetros acima da ponta da
estaca e 1 (um) diâmetro abaixo;
N (^) L valor médio do SPT ao longo do fuste da estaca;
A (^) P área da ponta da estaca;
A (^) L área da lateral da estaca;
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TABELA 3
Carga admissível e Coeficiente de Segurança
ESTACA TIPO (^) P (^) a = Carga admissível
I (^) P (^) a = PR / 2
II P (^) a = PR / 2
III P (^) a = [(P (^) P / 4) + (P (^) L / 1,5)]
IV P (^) a = PR / 2
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