FUNDAÇÕES PROFUNDAS

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FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Inicialmente são apresentados alguns conceitos da área de Engenharia de Fundações e que são considerados na norma NBR 6122/2010 - Projeto e Execução de Fundações. 
Fundação Profunda 
Elemento de fundação que transfere a carga ao terreno ou pela base (resistência de ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3,0 m. Neste tipo de fundação incluem-se as estacas e os tubulões.
 Estaca 
Elemento de fundação profunda executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer fase da execução, haja descida de pessoas. Os materiais empregados podem ser: madeira, aço, concreto pré-moldado in loco ou pela combinação dos anteriores.
Tubulão 
Elemento de fundação profunda, escavado no terreno em que, pelo menos na etapa final, há descida de pessoas, que se faz necessária para executar o alargamento de base ou pelo menos a limpeza do fundo da escavação, uma vez que neste tipo de fundação as cargas são transmitidas preponderada mente pela ponta.
 - Classificação das Fundações Profundas
 Dentre os diferentes grupos em que se classificam as fundações profundas, pois existe um grande número de processos executivos (atualmente na ordem de 70), muitos deles pateteados por empresas especializadas, o fluxograma apresentado a seguir, que tem o mérito de ser abrangente. 
Este se baseia no efeito que a estaca produz sobre o solo durante a cravação.
São observados 3 (três) grandes grupos:
 Estacas Cravadas com Grande Deslocamento (Item 5. 1. 1) 
Aquelas introduzidas no solo sem a retirada do solo - provoca assim um grande deslocamento do solo adjacente a estaca. Temos como principais exemplos as estacas prémoldadas de concreto, de madeira, estacas franki, Vibrex, entre outras. 
Estacas Cravadas com Pequeno Deslocamento (Item 5. 1. 2) Também introduzidas no solo sem a retirada do solo, porem provocando um pequeno deslocamento do solo adjacente a estaca. Refere-se a estacas esbeltas. Temos como principais exemplos as estacas metálicas, as estacas mega, entre outras. 
Estacas Escavadas - Sem Deslocamento (Item 5. 1. 3)
 Aquelas executadas no solo sem a retirada do solo adjacente a estaca. Não provocam assim nenhum deslocamento adjacente quando da execução da estaca. Temos como principais exemplos as estacas escavadas em geral: trado mecânico, broca (trado manual), Hélice contínua, Raiz, Injetada, Strauss, entre outras.
Estacas Pré-Moldadas De Concreto 
A sua grande vantagem em relação às estacas no solo reside na concretagem, que é suscetível de uma fácil fiscalização. Mais ainda, em terrenos extremamente pouco consistentes ou onde se deva atravessar uma corrente de água subterrânea, as estacas pré-moldadas levam vantagem sobre as estacas moldadas no solo, pois estas exigem precauções e cuidados especiais.
Como desvantagens das estacas pré-moldadas, citam-se: necessidade de decorrer pelo menos tre semanas da data de concretagem até a de cravação, consumo do tempo e de dinheiro em prolongar e encurtar estacas em vista de variações locais do terreno, armazenamento e transporte dentro da obra (donde ocupação de área do canteiro e atrasos na marcha dos serviços), grande consumo de ferro, pois a estaca deverá ser armada para resistir também aos esforços devidos aos choques do pilão e às solicitações que ficam sujeitas durante o transporte, etc. 
Forma preparada para concretagem de uma estaca do tipo SCAC. “As estacas SCAC são de concreto armado com adensamento pelo processo de centrifugação resultando em seções circulares vasadas de diâmetros externos variando entre 20 cm e 70 cm.”
Cravação de Estacas
 É a operação que consiste, por meio de percussões aplicadas à cabeça da estaca ou do seu molde, em forçar a estaca ou tubo no terreno até a profundidade em que passe a oferecer uma resistência satisfatória. 
Vários são os Tipos de Bate-Estacas empregados. 
Bate-estacas manual – É o tipo mais simples. O peso do pilão, levantando com ajuda de cordas e polias, varia de 50 a 200 kg e a altura de queda geralmente de um metro. 
Bate-estacas de queda livre ou de gravidade – É constituído por um pilão que, deslizando ao longo de guias fixadas a uma estrutura, é levantado por meio de cabo de aço que vai sendo enrolado em um guincho de acionamento mecânico. O número de pancadas por minuto varia de 5 a 10; a rapidez das percussões é vantajosa para a cravação.
 Normalmente o peso do pilão é tomado aproximadamente igual a duas vezes o peso da estaca, conforme se trate de estacas de madeira ou de concreto.
Capacete de cravação – Para evitar a destruição das cabeças das estacas durante a cravação, usam-se “capacetes de cravação”, os quais, embora de vários tipos, consistem, em geral, num anel de ferro fundido, contendo um bloco de madeira dura, que recebe diretamente o golpe do martelo e transmite a estaca.
 O emprego de capacetes, se por um lado reduz o rendimento de cravação, por outro, permite a adoção de maiores alturas de quedas e pesos de martelos.
 Quando as cabeças de estacas ficam abaixo da superfície do terreno ou do nível d’água, a cravação é feita por intermédio de um suplemento, que é um elemento de madeira colocado entre o pilão e a estaca.
 Estacas de Madeira
 A sua utilização é bastante limitada e deve-se ser vista como uma alternativa de viabilidade técnica questionável. No que se refere ao seu uso deve-se observar o que registra a norma, transcrito nestas notas de aula no item “5.3 - Peculiaridades dos Diferentes Tipos de Fundações Profundas (Segundo a NBR 6122)”.
Estacas Simplex
 Neste tipo de estaca, procede-se a descida do tubo dentro do terreno por cravação (ou por perfuração – neste caso torna-se “escavada” – sem deslocamento), como se faz coma a estaca Strauss. 
Os golpes de martelo, para a cravação, são aplicados sobre um capacete de proteção fixado no topo do tubo. Para impedir a entrada de terra no interior do tubo, emprega-se uma ponteira prémoldada de concreto, perdida após a cravação. 
Alcançada a profundidade desejada, enche-se o molde com concreto plástico e, em seguida, retira-se o molde de uma só vez. As estacas Duplex e Triplex são variantes da Simplex. Estaca tipo Simplex.
 Estacas Vibrex 
Trata-se de variação das estacas tipo Simplex, também conhecidas com “Vibrofranki”.
 Observe que neste tipo de estaca, procede-se a descida do tubo dentro do terreno por cravação, conforme ilustrado abaixo. Observa-se que a extração do tubo após concretagem se faz com o auxílio da vibração, o que melhora as condições de assentamento do concreto ao longo da estaca.
Estacas Franki 
Trata-se de um tipo de estaca largamente usada. Foram introduzidas a técnica, em 1999, pelo Sr. Frankignoul. Caracteriza-se pelo seu processo de cravar o tubo no solo, que é o seguinte, como mostrado na figura: 
1. Estando o tubo colocado sobre o solo, nele se derrama uma quantidade de concreto mais ou menos seco, apiloado por meio de um martelo de 1 a 4 toneladas, de modo a formar um tampão estanque. 
2.Sob os golpes do pilão, o tubo penetra no solo e comprime fortemente; quando se deseja evitar virações provocadas pela cravação do tubo, pede-se previamente escavar o terreno, perfurando-o por meio de um equipamento adequado.
3. Chegando a profundidade desejada, prende-se o tubo e, sob os golpes de pilão, soca-se o concreto tanto quanto o terreno possa suportar, de modo a constituir uma base alargada. 
4. Uma vez executada a base, inicia-se a execução do fuste da estaca, socando-se o concreto por camadas sucessivas; um tampão de concreto no tubo assegura a impossibilidade da água ou da terra no concreto.
 5. Desse modo, obtém-se uma estaca de grande diâmetro, de parede rugosa e fortemente
Nas estacas armadas, que são as mais frequentes, coloca-se a armação logo após a execução da base. O seu diâmetro varia de 30 60 cm. Podem ser verticais ou inclinadas, a inclinação pode atingir até 25º com a vertical.
CARACTERÍSTICAS DAS ESTACAS: 
Grande áreada base, superfície lateral muito rugosa, terreno fortemente comprimido e possibilidade de ser executada para grandes profundidades, já se tendo atingido 45 m de comprimento.
A capacidade de cargas dessas estacas é muito grande, como tem sido revelado por numerosos ensaios. Para uma estaca de 350 mm de diâmetro, é da ordem de 55 t; de 400 mm, é de 75 t; de 450 mm, é de 95 t; de 520 mm, é de 130 t, e de 600 mm, é de 170 t. A concretagem das estacas moldadas “in situ” deve ser feita com cuidado, a fim de suprimir o risco da ruptura ou de rachar as estacas, abaixo do nível do bloco
Estacas Metálicas 
São estacas “pré-fabricadas” pela indústria, em que se tem como material o aço. Apresentam assim elevada resistência à compressão, havendo uma variabilidade muito grande de seções. 
Observa-se que são estacas de seções muito mais esbeltas que às de concreto armado – consequentemente “deslocaram” um volume de solo muito menor no seu processo de penetração nos solos.
 As questões relacionadas à cravação não são muito diferentes das enfrentadas na cravação de estacas pré-moldadas. A figura abaixo ilustra um canteiro de obras, durante o processo de cravação dos perfis metálicos.
Estacas Mega 
A estaca Mega (“Estaconsolida”) é constituída por tubos de concreto simples ou armado, vazados, com diâmetro externo de 25 cm e interno de 8 cm. O comprimento de cada tubo é de 50 cm. A estaca é formada pela justaposição vertical de diversos tubos, cravados no terreno por meio de um macaco hidráulico acionado por uma bomba injetora de óleo. 
A reação de cravação é obtida contra as fundações existentes, monitorada por equipamento de precisão, ajustado a um manômetro de controle de pressão. Após ser atingida a reação máxima permitida, por baixo das fundações existentes é colocado um cabeçote de concreto armado, medindo 40 x 30 x 25 cm, ajustado aos elementos de fundação existentes por meio de cunhas de concreto simples de modo a permitir que a estaca nova entre em carga imediatamente após a retirada do macaco.
Estacas Escavadas
 Assim se denomina a estaca em que, com auxílio de lama bentônica (se for o caso), é previamente feita uma perfuração no terreno, com retirada de material, em seguida, é cheia com concreto (concretagem submersa, quando abaixo do nível d’água). Essas estacas substituem, em alguns casos, os clássicos tubulões sob ar comprimido. Os seus diâmetros variam até 2,5 m e suas profundidades alcançam 40 m ou mais.
Estacas Broca
 Estaca em que a perfuração do solo é feita manualmente, com o auxílio de um trado manual. É cravada em pequena profundidade.
Estacas Escavadas Retangular (Barrete)
 É um tipo de fundação profunda executada por escavação mecânica, com uso ou não de lama bentônica ou uso de revestimento total ou parcial, e posterior concretagem. 
Sequencia executiva:
 1) Colocação da camisa guia escavação com clamshell, completando com lama o volume escavado.
 2) Atingida a profundidade prevista, coloca-se a armadura e o "air-lift" ou bomba de submersão para a troca de lama usada por nova. 
3) Colocação do tubo de concretagem e da bomba de submersão início da concretagem submersa com concreto plástico. 
4) Terminada a concretagem, procede-se o aterro da parte superior e ao arrancamento da camisa guia.
Segundo publicação da Franki, a utilização das estacas escavadas oferece as seguintes vantagens: - execução sem vibração e ruídos; - possibilidade de atravessar camadas do solo de grande resistência devido as ferramentas de escavação; - execução rápida; - possibilidade de atingir grandes profundidades; - possibilidade de resistir a grandes cargas com um único elemento de fundação, reduzindo deste modo o volume dos blocos; - executada com ferramenta mecânica “clam-shell”.
Estacas Raiz
 A estaca raiz é uma estaca concretada “in loco”, com diâmetro acabado variando de 80 a 410 mm e que apresenta elevada tensão de trabalho ao longo do fuste que é constituído de argamassa de areia e cimento e é inteiramente armado ao longo de todo seu comprimento. A aplicação inicial das estacas raiz foi ligada ao reforço de antigas fundações de edificações de pequeno porte, as quais o acesso era restrito a equipamentos de grande porte.
 A utilização de equipamentos de pequeno porte e movidos à eletricidade favorecia o funcionamento em locais fechados, evitando barulho e fumaça de motores à explosão. As perfuratrizes atingiam grandes profundidades, flexibilizando o dimensionamento de cargas de trabalho, determinadas muito mais pela capacidade estrutural da seção do que pela condição de suporte do subsolo.
 Essas vantagens fizeram com que este tipo de estaca se desenvolvesse mundialmente. Passou a ser utilizada também como solução de contenção de encostas, devido à possibilidade de executá-la inclinada com orientações tridimensionais formando um reticulado espacial. A concepção é aquela de uma estrutura de gravidade interna no terreno, fazendo com que o volume de solo atravessado pelas estacas, convenientemente espaçadas, trabalhasse como um maciço rígido resistindo à tração, através de armação do fuste da estaca. Atualmente, o aumento dos diâmetros das estacas tipo raiz bem como do porte dos equipamentos que a executam, tornaram essa estaca uma solução viável para fundações de edifícios. 
O processo executivo de uma estaca tipo raiz é composto basicamente de quatro fases consecutivas; perfuração, instalação da armadura, preenchimento com argamassa e remoção do revestimento e aplicação de golpes de ar comprimido. 
Estacas Injetada 
A Norma de Fundações NBR 6122, na versão de 96 definia estaca injetada como sendo aquela na qual através de injeção sob pressão de produtos aglutinantes, normalmente calda de cimento, procura-se aumentar a resistência de atrito laterais, de ponta ou ambas.
 A injeção deve ser feita de maneira a garantir que a estaca tenha a carga admissível prevista no projeto e pode ser aplicada em um ou mais estágios.
 Sequencia Executiva:
 A execução de uma estaca injetada moldada no solo compreende as seguintes fases:
 • Escavação do furo;
 • Colocação da armadura; 
• Moldagem do fuste.
Estacas Strauss
 A sua execução é muito simples, não requerendo aparelhagem especial além de um pilão. São utilizados processos comuns de escavação (semelhança com as sondagens), em que se começa por apoiar sobre o solo (observado o ponto de marcação do eixo do bloco da fundação – centro do pilar) o tubo metálico da “Strauss”. 
Em sequência processa a escavação por dentro deste tubo – retirada do solo com auxílio de uma sonda que cai no solo e faz com que o solo entre dentro deste tubo de auxílio à escavação, sendo este retirado do furo com solo a ser removido para nova operação de retirada de solo e assim por diante. 
Este processo faz com que se “enterre” um tubo de diâmetro igual ao da estaca. Atingida a profundidade prefixada, enche-se o tubo com cerca de 75 cm de concreto, que vai sendo apiloado à medida que se retira o tubo. 
Esta operação se repete até o concreto atingir a cota desejada. Embora bastante simples a sua execução, devem-se tomar cuidados especiais, sobretudo quando se trabalha abaixo do lençol d’água dentro do molde. Isto se consegue observando-se constantemente as posições relativas do molde e do concreto de enchimento. Mais simples do que estas estacas escavadas são as estacas brocas.
As estacas do tipo strauss são moldadas “in loco”, com processo relativamente simples e eficaz. A perfuração é executada com o auxílio de uma sonda, denominada “piteira”, com a utilização parcial ou total de revestimento recuperável e posterior concretagem da fundação no local
As principais características das Estacas Strauss são: 
Reduzida trepidação e, consequentemente, pouca vibração nas edificações vizinhas à obra. 
Possibilidade de execução da estaca com o comprimento projetado, permitindo cotas de arrasamento abaixo da superfície do terreno.
 Facilidade de locomoção dentro da obra. 
Permite conferir durante a percussão, por meio de retirada de amostras do solo, a sondagem realizada.
 Permite verificar, durante a perfuração,a presença de corpos estranhos no solo, matacões e outros, possibilitando a mudança de locação antes da concretagem.
Capacidade de executar estacas próximas às divisas do terreno, diminuindo assim, a excentricidade nos blocos.
 Execução de estacas com capacidade de 20 ton, 30 ton e 40 ton. 
Dimensionamento 
A determinação das seções, as localizações e profundidades serão fornecidas pelo calculista das fundações, com seu dimensionamento de acordo com a NBR 6118 – “Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado” e NBR 6122 – “Projeto e Execução de Fundações “.
 Perfuração 
Após a locação dos pontos das estacas, através de gabarito indicando seus eixos, inicia-se a perfuração, com a piteira posicionada dentro do primeiro tubo de revestimento ( extremidade inferior dentada ) e com golpes sucessivos, a piteira retirará o solo do interior, abaixo do tubo, que se introduzirá aos poucos no terreno, por efeito de seu peso próprio. 
Quando o tubo estiver totalmente cravado, será rosqueado um novo tubo em sua extremidade superior livre e reiniciado o trabalho da piteira. Este procedimento será repetido até que se atinja a profundidade prevista para a perfuração ou as condições de suporte previstas para o terreno.
 Concretagem 
Ao atingir a profundidade desejada e procedida a limpeza do tubo, será lançado o primeiro volume de concreto no interior do tubo e apiloado com o auxílio de um pilão metálico, visando a formação de um “bulbo”na base da estaca.
 Igual volume de concreto será novamente lançado e procedido novo apiloa mento, iniciando-se a remoção dos tubos de revestimento, com auxílio de um guincho mecânico. Esta operação se repetirá até que o concreto atinja a cota desejada, com a máxima precaução, a fim de impedir sua descontinuidade, completando assim, eventuais espaços vazios e preenchendo as deformações no subsolo.
 Armadura
 Antes da concretagem dos últimos dois metros da estaca, ou a critério do calculista das fundações, será colocada uma armadura, onde as barras deverão emergir fora da cota de arrasamento da estaca, conforme detalhe do projeto de fundações.
RESUMO DAS CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FUNDAÇÕES Segundo o Fundações - Manual de Estruturas Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2008) 
Características das Fundações Profundas consideradas: Produtividade, Capacidade de carga, Profundidade máxima e Vibrações causadas.
Funções 
Profundas
Aluno: Raphael luiz sant ana
São Paulo 21/08/2020
UNIP- Universidade Paulista