Prévia do material em texto
FUNDAÇÕES FUNDAÇÕES Fundações Nelma Almeida Cunha Nelma Almeida Cunha GRUPO SER EDUCACIONAL gente criando o futuro O conhecimento da engenharia de fundações possui grande importância para a exe- cução de empreendimentos com qualidade e segurança, uma vez que é por meio desta disciplina que se possibilita a escolha adequada de elementos de fundação que supor- tarão as cargas oriundas de pilares e paredes da edi� cação. Primeiramente, você conhecerá os critérios que devem ser analisados para a escolha de uma fundação super� cial ou profunda. Posteriormente, serão apresentados os ti- pos de fundações super� ciais, suas principais características, métodos construtivos e critérios para dimensionamento geométrico. Neste contexto, serão abordados as cargas e os modos de ruptura do solo. No decorrer do curso, veremos também os tipos de fundações profundas, suas van- tagens e desvantagens, principais utilizações, critérios para dimensionamento e o cálculo estrutural de fundações profundas. Também serão abordados temas como o uso de caixões e blocos de coroamento, as particularidades da utilização de estacas inclinadas nos projetos de fundações de uma obra e soluções especiais para fundações como substituição do solo, estacas tracionadas e reforço de fundações. Por � m, a disciplina apresentará as principais estruturas de contenção de terra, como muros de peso em concreto, muros em balanço, paredes diafragma, cortinas atiran- tadas e terra armada, pranchada em balanço e estroncada. Dentro deste tema, abor- daremos a análise dos esforços e o cálculo estrutural dessas estruturas de contenção. SER_ENGCIV_FUNDA_CAPA.indd 1,3 24/09/2021 15:37:50 © Ser Educacional 2021 Rua Treze de Maio, nº 254, Santo Amaro Recife-PE – CEP 50100-160 *Todos os gráficos, tabelas e esquemas são creditados à autoria, salvo quando indicada a referência. Informamos que é de inteira responsabilidade da autoria a emissão de conceitos. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem autorização. A violação dos direitos autorais é crime estabelecido pela Lei n.º 9.610/98 e punido pelo artigo 184 do Código Penal. Imagens de ícones/capa: © Shutterstock Presidente do Conselho de Administração Diretor-presidente Diretoria Executiva de Ensino Diretoria Executiva de Serviços Corporativos Diretoria de Ensino a Distância Autoria Projeto Gráfico e Capa Janguiê Diniz Jânyo Diniz Adriano Azevedo Joaldo Diniz Enzo Moreira Nelma Almeida Cunha DP Content DADOS DO FORNECEDOR Análise de Qualidade, Edição de Texto, Design Instrucional, Edição de Arte, Diagramação, Design Gráfico e Revisão. SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 2 24/09/2021 15:32:21 Boxes ASSISTA Indicação de filmes, vídeos ou similares que trazem informações comple- mentares ou aprofundadas sobre o conteúdo estudado. CITANDO Dados essenciais e pertinentes sobre a vida de uma determinada pessoa relevante para o estudo do conteúdo abordado. CONTEXTUALIZANDO Dados que retratam onde e quando aconteceu determinado fato; demonstra-se a situação histórica do assunto. CURIOSIDADE Informação que revela algo desconhecido e interessante sobre o assunto tratado. DICA Um detalhe específico da informação, um breve conselho, um alerta, uma informação privilegiada sobre o conteúdo trabalhado. EXEMPLIFICANDO Informação que retrata de forma objetiva determinado assunto. EXPLICANDO Explicação, elucidação sobre uma palavra ou expressão específica da área de conhecimento trabalhada. SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 3 24/09/2021 15:32:22 Unidade 1 - Critérios para a escolha do tipo de fundação e fundações superficiais Objetivos da unidade ........................................................................................................... 12 Critérios para a escolha do tipo de fundação ................................................................. 13 Tipos e características das fundações superficiais ..................................................... 15 Dimensionamento de fundações superficiais ................................................................ 22 Blocos ................................................................................................................................ 22 Sapatas isoladas ............................................................................................................. 26 Sapatas associadas ........................................................................................................ 27 Sapatas em divisas com vigas de equilíbrio ............................................................... 28 Ruptura das fundações superficiais: tensão admissível e tensão de ruptura .......... 29 Ruptura geral .................................................................................................................... 30 Ruptura local .................................................................................................................... 31 Ruptura por punção ........................................................................................................ 32 Sintetizando ........................................................................................................................... 34 Referências bibliográficas ................................................................................................. 36 Sumário SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 4 24/09/2021 15:32:22 Sumário Unidade 2 - Fundações profundas Objetivos da unidade ........................................................................................................... 38 Fundações profundas........................................................................................................... 39 Estacas .............................................................................................................................. 39 Tubulões ............................................................................................................................ 42 Estacas de madeira, metálicas, de concreto e outras ................................................. 43 Estacas Franki .................................................................................................................. 46 Estacas escavadas ......................................................................................................... 47 Estacas raiz ...................................................................................................................... 50 Microestacas ........................................................................................................................ 51 Tubulão a céu aberto e a ar comprimido ......................................................................... 54 Sintetizando ........................................................................................................................... 61 Referências bibliográficas ................................................................................................. 62 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 5 24/09/2021 15:32:22 Sumário Unidade 3 - Fundações especiais Objetivos da unidade ........................................................................................................... 65 Fundações especiais ........................................................................................................... 66 Fundações mistas ................................................................................................................. 70 Blocos de coroamento ................................................................................................... 70 Etapas de execução do bloco de coroamento ........................................................... 75 Distribuição de cargas em fundações profundas .......................................................... 77 Capacidade de carga das fundações profundas ....................................................... 77 Métodos estáticos ...........................................................................................................79 Métodos dinâmicos ......................................................................................................... 81 Provas de carga ............................................................................................................... 83 Sintetizando ........................................................................................................................... 86 Referências bibliográficas ................................................................................................. 89 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 6 24/09/2021 15:32:22 Sumário Unidade 4 - Cálculo estrutural, reforço de fundações e estruturas de contenção de terra Objetivos da unidade ........................................................................................................... 92 Cálculo estrutural de fundações profundas .................................................................... 93 Estacas .............................................................................................................................. 94 Tubulões ............................................................................................................................ 96 Controle de execução e provas de carga ................................................................... 97 Reforço de fundações .......................................................................................................... 98 Substituição e reforço do solo ................................................................................... 100 Jet-grouting .................................................................................................................... 102 Estacas prensadas e estacas tracionadas ............................................................... 105 Estruturas de contenção de terra .................................................................................... 108 Muros de gravidade (de peso) ................................................................................... 109 Muro de flexão (em balanço) ...................................................................................... 110 Terra armada .................................................................................................................. 111 Parede diafragma ......................................................................................................... 113 Cortinas atirantadas ...................................................................................................... 115 Pranchadas em balanço e estroncadas .................................................................... 118 Análise de esforços e cálculo de estruturas de conteção .................................... 119 Sintetizando ......................................................................................................................... 120 Referências bibliográficas ............................................................................................... 121 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 7 24/09/2021 15:32:22 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 8 24/09/2021 15:32:22 Olá, estudante! O conhecimento da engenharia de fundações possui grande importância para a execução de empreendimentos com qualidade e segurança, uma vez que é por meio desta disciplina que se possibilita a escolha adequada de ele- mentos de fundação que suportarão as cargas oriundas de pilares e paredes da edificação. Primeiramente, você conhecerá os critérios que devem ser analisados para a escolha de uma fundação superficial ou profunda. Posteriormente, serão apresentados os tipos de fundações superficiais, suas principais característi- cas, métodos construtivos e critérios para dimensionamento geométrico. Nes- te contexto, serão abordados as cargas e os modos de ruptura do solo. No decorrer do curso, veremos também os tipos de fundações profundas, suas vantagens e desvantagens, principais utilizações, critérios para dimensio- namento e o cálculo estrutural de fundações profundas. Também serão abor- dados temas como o uso de caixões e blocos de coroamento, as particulari- dades da utilização de estacas inclinadas nos projetos de fundações de uma obra e soluções especiais para fundações como substituição do solo, estacas tracionadas e reforço de fundações. Por fim, a disciplina apresentará as principais estruturas de contenção de terra, como muros de peso em concreto, muros em balanço, paredes diafrag- ma, cortinas atirantadas e terra armada, pranchada em balanço e estroncada. Dentro deste tema, abordaremos a análise dos esforços e o cálculo estrutural dessas estruturas de contenção. FUNDAÇÕES 9 Apresentação SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 9 24/09/2021 15:32:22 Gostaria de dedicar essa obra aos alunos, ex-alunos e futuros alunos e agradecer a todos os responsáveis por esse momento único. Ao longo dessa jornada como professora, tive a chance de reconhecer valores que permanecerão comigo por toda minha vida. Descubro dia após dia a importância de aprender e ensinar, de respeitar a opinião do outro e de abraçar os desafios da profissão escolhida. As coisas mais importantes na vida são: vivê-la com integridade, não se entregar à pressão e não tentar ser algo que você não é. Respeite sua essência Divina e viva como uma pessoa honesta e caridosa, contribuindo com todas as pessoas, na consciência que todos os seus atos e atitudes atingem de alguma forma até aqueles que nem sequer sabem de sua existência. A professora Nelma Almeida Cunha possui mestrado (2007) em Engenharia Civil pela Universidade Estadual de Cam- pinas (UNICAMP). Possui experiência na área de Cálculo Estrutural em Concreto Armado e Alvenaria Estrutural. É especia- lista em concreto armado e elabora proje- tos de estruturas para obras comerciais e residenciais, além de ministrar as seguin- tes disciplinas: Fundações, Pontes, Patolo- gia das Construções e Estruturas de Con- creto, Madeira e Aço. É graduada (1984) em Engenharia Civil pelas Faculdades Re- unidas Professor Nuno Lisboa (FRNL). Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/5894600851004064 FUNDAÇÕES 10 A autora SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 10 24/09/2021 15:32:22 CRITÉRIOS PARA A ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO E FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS 1 UNIDADE SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 11 24/09/2021 15:32:36 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Entender quais os critérios para a escolha de um tipo de fundação para determinada obra; Conhecer as principais características dos diversos tipos de fundações superficiais; Dimensionar adequadamente os blocos e sapatas. Critérios para a escolha do tipo de fundação Tipos e características das fun- dações superficiais Dimensionamento de funda- ções superficiais Blocos Sapatas isoladas Sapatas associadas Sapatas em divisas com vigas de equilíbrio Ruptura das fundações super- ficiais: tensão admissível e ten- são de ruptura Ruptura geral Ruptura local Ruptura por punção FUNDAÇÕES 12 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 12 24/09/2021 15:32:36 Critérios para a escolha do tipo de fundação Para a execução de um bom projeto estrutural, é necessário que se elabore um projeto de fundação; lembrando que defi ne-se como fundação um sistema formado por elementos estruturais e as diversas camadas de solo que o envolvem (CINTRA; AOKI, 2010). Dessa maneira, o solo possui uma forte interação com a fundação, uma vez que as fundações descarregam as cargas da estrutura no solo, o qual reage a esta solicitação. Isso posto, o solo deve possuir resistência sufi ciente para não apresentar deformações demasiadamente ou sofrer rupturas. Por outro lado, torna-se necessária a elaboração e execução de um projeto de fundação adequado, o qual suporte com segurança as cargas provenientes da estrutura da edifi cação. Geralmente, o projetista estrutural informa ao projetista de fundação as cargas que serão suportadas e, com base nestas informações e nas característicasdo solo no qual o empreendimento será edifi cado, este cal- cula e elabora um projeto de fundação seguindo os requisitos estabelecidos na norma técnica da ABNT - NBR 6122/2019 – Projeto e execução de fundações. Para a escolha adequada do tipo de fundação a ser adotado e para o de- senvolvimento de um projeto de fundação, é necessário que o projetista tenha conhecimento dos tipos de fundações existentes e de alguns elementos como: topografi a do local; dados geotécnicos e geológicos do terreno; dados da su- perestrutura que será projetada; dados sobre áreas do entorno e construções vizinhas; prazo da obra; e aspectos fi nanceiros. Defi nição do tipo de fundação Informações sobre o entorno e a vizinhança Aspectos econômicos e prazo da obra Dados da superestrutura Tipos de fundações existentes Dados geotécnicos Topografi a da área Dados geológicos Figura 1. Critérios para escolha de um tipo de fundação. FUNDAÇÕES 13 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 13 24/09/2021 15:32:36 A topografia do local deve ser analisada com base em um levantamento planialtimétrico; ademais, também deve-se estudar os taludes, as encostas ou as futuras erosões que possam comprometer o terreno no caso de um acidente. Os indícios de bota-fora ou aterros devem ser analisados, assim como a contaminação do solo por lançamento de materiais oriundos de uma ocupação anterior. Os dados geológicos são obtidos por meio de investigação preliminar do solo e, se necessário, por investigação complementar. Os ensaios de investiga- ção do subsolo devem ser constituídos no mínimo por uma sondagem à per- cussão (SPT), visando a determinação da classificação do solo, da variabilidade e profundidade de cada camada de solo, da posição do nível d’água, da medida do índice de resistência à penetração e da existência de camadas resistentes ou adensáveis. Se houver necessidade de uma investigação de solo complemen- tar, outros ensaios como sondagens mistas e rotativas devem ser executados, visando esclarecer quaisquer dúvidas ou divergências que possam haver. Os dados geotécnicos são provenientes de estudos de mapas, de levanta- mentos aerofotogramétricos da região e de artigos sobre os estudos de caso da área em questão. Os dados da superestrutura que devem ser considerados, por sua vez, são as cargas que deverão ser suportadas pelas fundações, o tipo de sistema estrutural que será utilizado, a arquitetura projetada e o tipo e uso da futura construção. É necessário que o projetista considere informações sobre as construções no entorno do futuro empreendimento como as fundações e as estruturas uti- lizadas e seu desempenho; a existência de subsolos nas construções vizinhas; as possíveis consequências de escavações e vibrações que poderão ser provo- cadas pela futura instalação; e os problemas já existentes. Os aspectos econômicos e o prazo da obra também devem ser considera- dos durante a escolha do tipo de fundação, posto que há situações em que uma solução mais onerosa pode apresentar um prazo de execução menor e mais adequado para o cronograma da obra. Durante o processo de escolha do tipo de fundação, é necessário considerar a disponibilidade de equipamentos, sua execução na região da obra e o acesso dos mesmos até o local, principalmente quando estas obras são construções de viadutos e pontes em locais afastados das zonas urbanas. FUNDAÇÕES 14 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 14 24/09/2021 15:32:36 Assim, os critérios de escolha de um determinado tipo de fundação devem ser o resultado de uma análise do conjunto de elementos básicos, do conhe- cimento dos tipos de fundações disponíveis no mercado e de suas principais características, vantagens e desvantagens. Assim sendo, a NBR 6122:2019 classifi ca as fundações em fundações pro- fundas e fundações superfi ciais, também conhecidas como fundações rasas ou diretas, sendo que essa classifi cação se baseia em uma relação entre a cota de profundidade e a menor dimensão do elemento. Fundação profunda A fundação profunda é o elemento da fundação que transmite a carga ao terreno pela base, pela superfície lateral ou pela combinação de ambas. Consi- dera-se fundação profunda o elemento de fundação cuja base ou ponta apoia- -se em uma cota de profundidade superior a oito vezes sua menor dimensão em planta ou no mínimo em uma cota de três metros de profundidade (ABNT, 2019). Os tipos de fundação profunda são as estacas e os tubulões, os quais serão objetos de estudo da próxima unidade. Fundação superfi cial A fundação superfi cial, também conhecida como fundação direta ou rasa, é aquele elemento de fun- dação cuja base está assentada em uma cota de pro- fundidade inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação, recebendo tensões que equilibram a carga aplicada (ABNT, 2019). Deve-se evitar o uso da fundação rasa em solos com argila mole, com areia fofa ou muito fofa, em aterros não com- pactados e em locais com água nos quais o rebai- xamento do lençol freático não é recomendado. Tipos e características das fundações superficiais As fundações superfi ciais podem ser classifi cadas de acordo com os seguin- tes tipos: radiers, vigas de fundação, blocos, sapatas e sapatas associadas. Isso posto, a Figura 2 demonstra os principais tipos de fundações superfi ciais: blo- co, sapatas e radier. FUNDAÇÕES 15 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 15 24/09/2021 15:32:37 Bloco Sapata Radier Figura 2. Tipos de fundações superficiais. Fonte: VELLOSO; LOPES, 2010, p. 12. (Adaptado). Radier Radier é o elemento de fundação superficial executado em concreto armado ou protendido que recebe mais de 70% das cargas da estrutura, sejam provenientes de pilares ou alvenarias, e que a distribui de maneira uniforme no solo. O radier pode ser comparado a uma laje de concreto e sua espessura pode ser uniforme ou variável, podendo ainda conter ele- mentos como nervuras ou pedestais para aumentar sua rigidez, conforme demostra a Figura 3. O radier é empregado quando as cargas são pequenas e o solo possui baixa resistência de carga, quando deseja-se uniformizar os recalques ou quando a execução de outros elementos de fundação superficial ficarem muito próximos uns dos outros. O radier também é utilizado quando a área total da fundação ultrapassa metade da área construída. Em solos cujo len- çol freático está próximo à superfície ou os solos são passíveis de grande recalque, a utilização da fundação tipo radier é recomendável. CURIOSIDADE O uso do radier se dá desde 300 a.C.: os elementos de fundação do Coliseu e do Pantheon, em Roma, são anéis de concreto. O solo da região de Roma é arenoso, possui origem vulcânica e pouca capacidade de suporte de carga. Portanto, a solução adotada pelos romanos foi empregar radiers espessos sob toda a estrutura. FUNDAÇÕES 16 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 16 24/09/2021 15:32:37 Radier liso Pilar ou parede Radier Radier com pedestal ou cogumelos Pilar ou parede Pedestal Radier Cogumelo Radier nervurado Pilar ou parede Nervura principal Nervura secundária Radier Radier em caixão Pilar ou parede Radier Figura 3. Tipos de radiers. Fonte: DORIA, 2007, p. 7-8. (Adaptado). FUNDAÇÕES 17 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 17 24/09/2021 15:32:37 Vigas de fundação As vigas de fundação, também conhecidas como vigas baldrames, são ele- mentos de fundação que recebem a carga transmitida por paredes, por pilares alinhados ou por pilares de grande comprimento. Geralmente, a viga de funda- ção é utilizada para suportar pequenas cargas; por isso, dependendo do tipo de solo, ela é assentada diretamente no solo. As vigas de fundação podem ter formato retangular, trapezoidal ou quadrado e podem ser compostas por con- creto armado, concreto ciclópico ou pedras de mão argamassadas. Blocos O bloco é um elemento de fundação superficial composto por concreto ou outros materiais, como alvenaria ou pedras, dimensionado para que asten- sões de tração resultantes sejam resistidas pelo próprio material, eliminando a necessidade de inserir uma armadura no elemento (ABNT, 2019). Os blocos de fundação podem ter forma quadrada, retangular ou trapezoidal. De acordo com a NBR 6122, o bloco de fundação não pode, em planta, ter dimensões inferiores a 60 cm. Além disso, sua cota de profundidade de apoio mínima não pode ser inferior a 1,5 m em divisas de terrenos vizinhos, exceto quando a fundação for assentada sobre a rocha. No caso de os blocos terem dimensões entre 0,60 m e 1,0 m, a cota de pro- fundidade pode ser reduzida desde que assegure que a capacidade de suporte do solo não seja influenciada pelas variações sazonais de clima ou de umidade. Sapatas A sapata é um elemento de fundação superficial de concreto armado e di- mensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resisti- das pelo emprego da armadura disposta para este fim (ABNT, 2019). As sapatas podem ser quadradas, retangulares, circulares, hexagonais ou octogonais. Isso posto, o Quadro 1 demonstra sua relação de base e largura. Forma geométrica da sapata Relação Largura (L) x Base (B) Quadrada L = B Retangular L > B Corrida L > 5B QUADRO 1. RELAÇÃO DE LARGURA E BASE DE ACORDO COM A FORMA GEOMÉTRICA DA SAPATA FUNDAÇÕES 18 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 18 24/09/2021 15:32:37 Dentre os elementos de fundação superficial, a sapata é o elemento mais comum e há diversos tipos de sapatas, como isolada, corrida, associada e de divisa com viga de equilíbrio. Sapatas isoladas Considera-se sapata isolada aquela que descarrega no solo as ações de um único pilar e, geralmente, a forma deste tipo de sapata segue a forma geométrica do pilar que transmite a carga. Neste tipo de fundação, o centro de gravidade do pilar deve coincidir com centro de gravidade da sapata. De acordo com a NBR 6122 (BRASIL, 2019a), as sapatas isoladas não podem ter dimensões inferiores a 60 cm. A Figura 4 apresenta a planta e vista frontal de uma sapata isolada. Planta Vista frontal Figura 4. Planta e vista frontal de uma sapata isolada. Fonte: CARVALHO, 2015, p. 20. (Adaptado). Sapatas corridas Sapata corrida é aquela que está sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente ou de três ou mais pilares ao longo de um mesmo alinhamento, desde que representem menos de 70% das cargas da estrutura (BRASIL, 2019a). Geralmente, as sapatas corridas são utilizadas em construções residenciais e comerciais de pequeno porte, muros de divisas e paredes de reservatórios ou piscinas. A Figura 5 demostra uma sapata corrida em planta e vista frontal. FUNDAÇÕES 19 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 19 24/09/2021 15:32:37 Vista frontal Perspectiva Viga de rigidez Planta CG Planta Vista lateralVista frontal Pilar Viga de rigidez Planta CG P1 P1 + P2 P1 P2 P1 P2 P2 Figura 5. Planta e vista frontal de uma sapata corrida. Fonte: CARVALHO, 2015, p. 23. (Adaptado). Figura 6. Planta e vista frontal de uma sapata associada. Fonte: CARVALHO, 2015, p. 21. (Adaptado). Sapatas associadas Considera-se sapata associada aquela que é a mais comum de um pilar, estando estes pilares alinhados ou não, desde que representem menos de 70% das cargas da estrutura. Geralmente, a sapata associada é utilizada quando existem pilares muito próximos uns aos outros, impedindo a execução de uma sapata isolada para cada pilar. A sapata associada pode ser projetada junta- mente com uma viga de rigidez e neste tipo de sapata também devem coincidir o centro de gravidade da sapata com o centro de carga dos pilares envolvidos. A Figura 6 apresenta a planta e vista frontal de uma sapata associada. FUNDAÇÕES 20 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 20 24/09/2021 15:32:37 Sapata em divisa com vigas de equilíbrio Em situações nas quais os pilares se localizam junto aos limites de divisa do terreno, não é possível utilizar sapatas isoladas centradas. Neste caso, é necessário o emprego de vigas de equilíbrio ou vigas de alavanca para receber a carga de um ou dois pilares e transmiti-la de maneira centrada às fundações (BRASIL, 2019a). A viga de equilíbrio se apoia na sapata junto à divisa do terre- no e na sapata construída para o pilar interno, transmitindo a carga vertical do pilar para o centro de gravidade da sapata de divisa e resistindo aos momentos fletores produzidos pela excentricidade da carga do pi- lar em relação ao centro da sapata. A Figura 7 demonstra uma sapata em divisa com viga de equilíbrio em planta e vista frontal. Pilar Planta Viga alavanca Vista frontal Sapata Di vi sa Figura 7. Planta e vista frontal de uma sapata em divisa. Fonte: CARVALHO, 2015, p. 22. (Adaptado). FUNDAÇÕES 21 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 21 24/09/2021 15:32:37 Dimensionamento de fundações superficiais Métodos construtivos das fundações superfi ciais Durante o processo de execução das fundações superfi ciais, alguns proce- dimentos devem ser realizados, como a execução de um lastro de concreto. O contato do solo com a fundação não deve ser direto e, devido a isso, qualquer parte de uma fundação superfi cial que estiver em contato com o solo deve re- ceber um lastro de concreto não estrutural com no mínimo 5 cm de espessura. Em situações nas quais a fundação está sob a rocha, o lastro de concreto terá a função de regularizar a superfície; portanto, o lastro pode ter espessura variá- vel, desde que não seja inferior a 5 cm. Segundo a NBR 6122, quando houver fundações próximas, mas situadas em cotas de profundidade diferentes, a reta de maior declive que passa pelas bordas do elemento de fundação deve realizar um ângulo com a vertical, de- nominado ângulo α (alfa), maior que 30º para solos rochosos, maior que 45º para solos resistentes e maior que 60º para solos pouco resistentes, conforme demonstrado na Figura 8. Solos rochosos: α/30º Solos resistentes: α/45º Solos pouco resistentes: α/60º α Figura 8. Fundações próximas com cotas de profundidade diferentes. Fonte: BRASIL, 2019a. (Adaptado). Blocos O bloco de fundação, por ser um elemento executado com concreto e sem o uso de armadura, deve ser dimensionado de modo que as tensões de tração sejam absorvidas somente pelo concreto. Para o dimensionamento do bloco de fundação, é necessário ter conhecimento das dimensões do pilar, da tensão FUNDAÇÕES 22 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 22 24/09/2021 15:32:37 admissível do solo (σs), da carga que será transmitida pelo pilar (P) e do valor de resistência do concreto ( fck). O dimensionamento de blocos de fundação é determinado em duas etapas: a primeira consiste em dimensionar a base do bloco e a segunda consiste em dimensionar a altura do bloco. Para o dimensionamento da base, utiliza-se a seguinte fórmula: A = P + pp σs (1) Em que: A = área da base da fundação (m²); P = carga do pilar (kN); pp = peso próprio do bloco (kN); σs = tensão admissível do solo (MPa). Geralmente, o peso próprio do bloco é desprezível; portanto, a fórmula para o cálculo da área da base passa a ser: A = P σs (2) Após calcular a área da base da fundação, é necessário determinar a dimen- são dos lados da base. Geralmente, os blocos de fundação são quadrados e, portanto, seus lados são iguais e determinados pela seguinte fórmula: a = √A (3) Em que: A = área da base do bloco (m²); a = lado da base do bloco. Entretanto, se o bloco de fundação for retangular, deve-se utilizar as seguin- tes fórmulas para dimensionar os lados do bloco de fundação: a = A ++ ao + bo 2 (ao + bo )² 4 (4) b = A a (5) Em que: ao = maior dimensão dos lados do pilar (m); bo = menor dimensão dos lados do pilar (m); FUNDAÇÕES 23 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 23 24/09/2021 15:32:37 a = maior dimensão dos lados da base do bloco de fundação (m); b = menor dimensão dos lados da base do bloco de fundação (m); A = área da base do bloco de fundação (m²). A Figura 9apresenta, em planta, as dimensões do bloco e do pilar. a ao bo b Figura 9. Dimensionamento da base do bloco de fundação. Para o dimensionamento da altura do bloco, deve-se encontrar o valor do ângulo α pelo ábaco da Figura 10 por intermédio da relação entre a tensão aplicada ao solo pelo bloco (σs) e a tensão admissível à tração do concreto (σt). Ressalta-se que a tensão admissível do concreto (σt) não deve ser maior que 0,8 MPa, conforme evidencia a fórmula a seguir: σt = ≤ 0,8 fck 25 (6) Posteriormente, deve-se calcular a relação entre a tensão de solo e a tensão de tração e encontrar no ábaco o valor do ângulo α. σs σt (7) FUNDAÇÕES 24 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 24 24/09/2021 15:32:37 tgα α α (mín) 70o 60o 50o 40o 30o 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 σS σt σS σt = + 1 Figura 10. Ábaco para determinação do ângulo α. Fonte: ALONSO, 2010, p. 2. (Adaptado). A altura do bloco de fundação deve ser determinada pelo maior resultado encontrado por meio das seguintes fórmulas: H ≥ . tgα a - ao 2 (8) ou H ≥ . tgα b - bo 2 (9) EXEMPLIFICANDO Para dimensionar um bloco de fundação em concreto com fck = 20 MPa que irá suportar a carga de um pilar de 1500 kN e cujas dimensões são 45 x 45 cm, considerando que a tensão admissível do solo é de 0,5 Mpa, será necessário executar o seguinte cálculo: A = Pσs = 1500 500 = 3 m² adota-se os lados do bloco 1,75 x 1,75 m σt ≤ fck 25 = 20 25 = 0,8 MPa e, de acordo com o ábaco da Figura 10, α = 65º H ≥ a - ao 2 .tgα = 1,75 - 0,45 2 .tg65º = 1,39 Adota-se H/1,40 m. FUNDAÇÕES 25 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 25 24/09/2021 15:32:37 Sapatas isoladas Para o dimensionamento de sapatas isoladas deve-se coincidir o centro de gravidade da sapata com o centro de carga do pilar; por isso, geralmente, a forma da sapata fi ca condicionada à forma do pilar, desde que não haja limita- ções de espaço. Dessa maneira, para um pilar de seção transversal quadrada, a sapata mais adequada deve possuir em planta uma seção quadrada na qual o lado pode ser dimensionado pela seguinte fórmula: a = P σs (10) Quando o pilar possuir uma seção transversal retangular, a sapata isolada mais adequada deve possuir em planta uma seção retangular dimensionada pelas seguintes fórmulas: a x b = Pσs (11) a - ao = 2d (12) b - bo = 2d (13) a - b = ao - bo (14) Em que d é a distância em planta de afastamento de um dos lados do pilar até o lado correspondente da sapata e o balanço da sapata, conforme demons- tra a Figura 11. Considera-se um dimensionamento econômico quando a dis- tância d é igual nas duas dimensões a e b. Figura 11. Sapata isolada. d d b a aO bO FUNDAÇÕES 26 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 26 24/09/2021 15:32:37 Geralmente, a relação entre os lados a e b da sapata deve ser inferior a 2,5 m, ao passo que a menor dimensão dos lados não deve ser inferior a 60 cm. Deve-se acrescentar na parte superior da sapata 2,5 cm de cada lado, com o objetivo de acomodar as formas dos pilares. Uma sapata é considerada rígida se atender à seguinte relação (caso contrário, é considerada fl exível): h ≥ a - ao 3 (15) Para a verifi cação da tensão admissível no solo, utilizam-se as mesmas fór- mulas do bloco de fundação. EXEMPLIFICANDO Para determinar o dimensionamento de uma sapata isolada que suportará a carga de um pilar de 2500 kN cuja dimensão é 30 x 70 cm, e sendo a ten- são admissível no solo igual a 0,5 MPa, deve-se efetuar o seguinte cálculo: a x b = Pσs = 2500 500 = 5 m² a - b = ao - bo = 0,70 - 0,30 = 0,40 m Dessa maneira, pode-se considerar que a - b = 0,40 ou a = 0,40 + b A = a · b = (0,40 + b) · b = 5 m² 0,40b + b² = 5 ou b² + 0,40b - 5 = 0 Portanto, b = 2,0 m e a = 0,4 + 2 = 2,40 m h ≥ a - ao 3 = 2,40 - 0,70 3 = 0,56 portanto h ≥ 0,60 m ou 60 cm Sapatas associadas Deve-se evitar a utilização de sapatas associadas sempre que possível, sen- do que seu uso somente é recomendável quando houver pilares muito próxi- mos; caso contrário aconselha-se utilizar sapatas isoladas, uma vez que seu custo e execução são mais vantajosos. Geralmente, nas sapatas associadas deve-se coincidir o centro de gravidade da sapata com o centro das cargas verticais dos pilares, sendo que a largura e o comprimento da sapata associada devem envolver completamente os pilares. A área da sapata será calculada a partir da seguinte fórmula: FUNDAÇÕES 27 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 27 24/09/2021 15:32:37 A = a x b = P1 + P2 σs (16) Em que: P1 = carga do pilar 1 (kN); P2 = carga do pilar 2 (kN). Sapata em divisas com vigas de equilíbrio A sapata de divisa utiliza-se da viga de equilíbrio (viga alavanca) para ab- sorver o momento gerado pela excentricidade da sapata, uma vez que não poderá ser projetada com o centro de gravidade localizado no centro de carga do pilar devido aos limites do terreno, conforme demonstra o esquema de cálculo da Figura 12. Planta Viga alavanca Sapata e Pa Ra d I Pb Rb Figura 12. Esquema de cálculo da sapata de divisa. Fonte: CARVALHO, 2015, p. 22. (Adaptado). Para o cálculo da área da sapata do pilar Pa utiliza-se a seguinte fórmula: R σs A = (17) em que R = Pa + ∆P (18), ou seja: e d∆P = Pa (19) e dR = Pa + Pa (20) FUNDAÇÕES 28 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 28 24/09/2021 15:32:38 Inicia-se o dimensionamento da sapata adotando que a dimensão a tem o dobro da dimensão b, ou seja, a = 2b, e que a parcela de carga ΔP é nula. Assim, tem-se: Pa σs A1 = 2b x b = (21) b = Pa 2σs (22) Após calculado o valor de b, calcula-se o valor de e, ΔP, R e a pelas seguintes fórmulas: b - b0 2 e = (23) e d∆P = Pa (24) R = Pa + ∆P (25) A ba = (26) Para o dimensionamento da sapata do pilar interno, adota-se R = Pb - ∆P 2 (27) e calcula-se a área da sapata pela fórmula A = R σs (28). Ruptura das fundações superficiais: tensão admissível e tensão de ruptura Defi ne-se como tensão de ruptura de uma fundação a tensão aplicada pela fundação ao terreno que provoca a perda do equilíbrio estático ou os desloca- mentos que comprometem a segurança ou desempenho da fundação (ABNT, 2019a). A tensão de ruptura é a pressão que faz com que o maciço de solo em que a fundação superfi cial está apoiada seja rompido. Já tensão admissível é a máxima tensão aplicada ao terreno pela fundação rasa ou pela base do tubulão que atenda aos estados limites últimos de rup- tura e de serviço com a aplicação de fatores de segurança predeterminados. A tensão admissível consiste na capacidade de carga dividida por um fator de segurança global, sendo que a capacidade de carga é a carga aplicada à fundação que atinge a tensão de ruptura e o fator de segurança global não deve ser inferior a 1,1. FUNDAÇÕES 29 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 29 24/09/2021 15:32:38 Para determinar a tensão de admissível, deve-se considerar os seguintes fatores: profundidade, dimensões e forma da fundação, características geo- mecânicas do subsolo, infl uência do lençol d’água, sobrecargas externas, in- clinação da carga e do terreno e recalques. Portanto, são utilizados métodos teóricos, semiempíricos ou o procedimento de prova de carga sobre placa para determinar a tensão admissível. EXPLICANDO O método de prova de carga sobre placa consiste em utilizar uma placa rígida de ferro com 80 cm de diâmetro, a qual é carregada por meio de ma- caco hidráulico que reage contra uma caixa carregada (ALONSO, 2010). Este procedimento é descrito pela ABNT na NBR 6489/2019 – Solo – Prova de carga estática em fundação direta. A capacidade de carga é associada ao modo de ruptura do solo. Este, por sua vez, processa-se em função da compressibilidade do solo, da geometria dafundação, do carregamento e do encaixe da fundação no solo. O modo de ruptura do solo pode ser classifi cado em ruptura geral, ruptura local e ruptura por punção. Ruptura geral A ruptura geral geralmente ocorre em solos mais resistentes e menos de- formáveis, como areias compactadas, areias muito compactadas, argilas rijas e argilas duras. No processo de ruptura geral, a fundação deforma o solo, formando uma cunha que gera um movimento vertical para baixo e empurra lentamen- te outras porções de solo em formato de cunha. Essas cunhas tendem a levantar o solo adjacente à fundação, conforme demostra a Figura 13. Ao analisar o gráfi co da Figura 13 nota-se que, em casos de ruptura geral, o recalque possui valores baixos e, ao atingir um ponto de carga máximo, pode ocorrer uma rotação da sapata, formando uma saliência na superfície do solo que tomba a fundação. FUNDAÇÕES 30 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 30 24/09/2021 15:32:38 Carga Re ca lq ue Figura 13. Modo de ruptura geral. Fonte: CRAIG, 2007, p. 365. (Adaptado). Ruptura local A ruptura local ocorre em solos menos resistentes e caracterizados como solos de média resistência, como argilas médias e areias medianamente com- pactas. Geralmente, esse tipo de ruptura ocorre em sapatas mais profundas ou em tubulões e difi cilmente há colapsos estruturais catastrófi cos, posto que a fundação não rotaciona, conforme demonstra a Figura 14. Ao analisar o gráfi co da Figura 14 percebe-se que, mesmo com pouca carga, há ocorrência de grandes recalques e a deformação dá-se geralmente abaixo da fundação. FUNDAÇÕES 31 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 31 24/09/2021 15:32:38 Re ca lq ue Carga Figura 14. Modo de ruptura local. Fonte: CRAIG, 2007, p. 365. (Adaptado). Ruptura por punção A ruptura por puncionamento ocorre em solos mais deformáveis e menos resistentes, como areia compacta a fofa e argila mole a muito mole. Neste tipo de ruptura, a movimentação da fundação é vertical e, como não é fácil distinguir um padrão de ruptura, ela é identifi cada somente pelos recalques, conforme demonstra a Figura 15. Ao analisar o gráfi co da Figura 15 nota-se que, para a carga de ruptura, os valores de recalque crescem com ou sem acréscimo de carga. Geralmente, a fundação rasa somente se desloca verticalmente para baixo sem desaprumar e não há movimentação do solo na superfície ou no solo ad- jacente da área carregada, conforme demonstra a Figura 15. FUNDAÇÕES 32 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 32 24/09/2021 15:32:38 Carga Re ca lq ue Figura 15. Modos de ruptura por puncionamento. Fonte: CRAIG, 2007, p. 365. (Adaptado). FUNDAÇÕES 33 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 33 24/09/2021 15:32:38 Sintetizando Para o bom desempenho de um sistema estrutural de uma edificação, é necessário que se elabore um projeto de fundação adequado e eficiente, de modo que os elementos de fundações projetados descarreguem as cargas oriundas da superestrutura no solo. Dessa maneira, os critérios de escolha do tipo de fundação mais adequado para determinado empreendimento devem se basear nos conhecimentos geológicos, geotécnicos e topográficos da área, nos dados do tipo de superestrutura, no reconhecimento de informações so- bre o entorno e vizinhos e nos aspectos econômicos e de prazo da obra. Ba- seando-se nessas informações, o projetista pode escolher entre o uso de uma fundação superficial ou profunda. As fundações superficiais podem ser classificadas em blocos, vigas de fun- dação, sapatas e radier. Os blocos são elementos de fundação geralmente exe- cutados em concreto, sem o uso de armadura de aço; as vigas de fundação são utilizadas para suportar pequenas cargas de paredes ou pilares alinhados; e os radiers são elementos de fundação que recebem mais de 70% das cargas da superestrutura e podem ser comparados com lajes. Entre os elementos de fundações mais utilizados, destacam-se as sapatas, que podem ser classificadas em isoladas, associadas, corridas ou de divisa. As sapatas isoladas recebem a carga de um único pilar; as sapatas associadas po- dem ter uma viga de rigidez e recebem a carga de dois ou mais pilares, desde que estes descarreguem menos que 70% da carga da superestrutura; as sapa- tas corridas recebem carga de dois ou mais pilares alinhados ou de uma carga distribuída; e a sapata de divisa é utilizada quando um dos pilares está próximo aos limites de divisa do terreno, impossibilitando o uso de uma sapata isolada para suportar a carga proveniente deste pilar. O dimensionamento da área geométrica da base das fundações superficiais deve considerar a carga proveniente dos pilares e a tensão admissível do solo. A tensão admissível do solo é a tensão limite que o solo suporta ao ser sub- metido a uma determinada carga atendendo a estados limites de ruptura e de serviço. Já o modo de ruptura do solo pode ser classificado em ruptura geral, ruptura local e ruptura por punção. FUNDAÇÕES 34 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 34 24/09/2021 15:32:38 A ruptura geral ocorre em solos mais resistentes e pode levar ao tomba- mento da fundação, a ruptura local ocorre em solos de média resistência e em sapatas mais profundas e, por fim, a ruptura por punção ocorre em solos mais deformáveis e é identificável somente pelos recalques sofridos pela edificação. FUNDAÇÕES 35 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 35 24/09/2021 15:32:38 Referências bibliográficas ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro, 2019a. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6489: Solo - Prova de carga estática em fundação direta. Rio de Janeiro, 2019b. ALONSO, U. R. Exercícios de fundações. 2. ed. São Paulo: Blücher, 2010. CARVALHO, M. D. Análise comparativa entre fundação superficial do tipo de sapata isolada e radier liso em obra de edificação. 2015. 91 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Faculdade Santa Rita, Conselheiro Lafaiete, 2015. CINTRA, J. C. A.; AOKI, N. Fundações por estacas. São Paulo: Oficina de Textos, 2010. CRAIG, R. F. Mecânica dos solos. 7. ed. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2007. DORIA, L. E. S. Projeto de estrutura de fundação em concreto do tipo radier. 2007. 93 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Civil, Centro de Tecno- logia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2007. HACHICH, W. et al. Fundações: teoria e prática. São Paulo: Pini, 1996. VELLOSO, D. A.; LOPES, F. R. W. Fundações: critérios de projeto, investigação do subsolo, fundações superficiais. São Paulo: Oficina de textos, 2010. FUNDAÇÕES 36 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID1.indd 36 24/09/2021 15:32:38 FUNDAÇÕES PROFUNDAS 2 UNIDADE SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 37 24/09/2021 15:41:55 Objetivos da unidade Tópicos de estudo Apresentar aos alunos os elementos de fundação profunda: estacas e tubulões; Caracterizar os tipos mais utilizados de estacas, destacando suas principais vantagens e desvantagens e seus respectivos processos executivos; Caracterizar os tipos de tubulão a céu aberto e de ar comprimido, demonstrando seus processos executivos e as vantagens e desvantagens de cada tipo. Fundações profundas Estacas Tubulões Estacas de madeira, metálicas, de concreto e outras Estacas Franki Estacas escavadas Estacas raiz Microestacas Tubulão a céu aberto e a ar comprimido FUNDAÇÕES 38 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 38 24/09/2021 15:41:55 Fundações profundas As fundações profundas, também conhecidas como fundações indiretas, são elementos estruturais que transmitem a carga da superestrutura para o solo pela sua base, pelo contato da superfície lateral ou por uma combinação das duas, sendo que a ponta ou a base devem estar apoiadas em uma profun- didade superior a oito vezes a menor dimensão em planta e no mínimo apoiada a três metros da superfície (NBR 6122, 2019). Quando a transmissão da carga ocorre pela base, considera-seque a fun- dação possui resistência de ponta e, quando a transmissão da carga ocorre pela superfície lateral, considera-se uma fundação com resistência de fuste. Os tipos de fundações profundas mais utilizados são as estacas e os tubulões. Estacas São elementos de fundação profunda executados mecanicamente, ou seja, por equipamentos ou ferramentas, sendo que em qualquer etapa da execução não há trabalho manual em profundidade (NBR 6122, 2019). As estacas podem ser consti- tuídas de madeira, aço, concreto moldado in loco, concreto pré-moldado, argamas- sa de cimento, nata de cimento ou de uma combinação entre os materiais citados. Atualmente, existem no mercado diversos tipos de estacas, como: estaca escavada, estaca cravada, estaca Franki, estaca hélice, estaca Strauss, es- taca raiz e outras. Entretanto, alguns fatores devem ser considerados durante a escolha do tipo de estaca que será adotada no projeto, como: • Tipo de solo e a profundidade do nível do lençol freático; • A localização da obra e o tipo de superestrutura que a fundação suportará; • A durabilidade do material da estaca em relação à localização da obra. Por exemplo, solos ácidos podem provocar a corrosão em estacas de aço, en- quanto estacas de madeira podem se decompor com maior facilidade quando estiverem acima do lençol freático; • Custos da obra. A execução da estaca pode ocorrer de diversas formas, como: cravação, percussão, prensagem, vibração ou escavação. Também é possível a execução de estacas pela união de dois ou mais métodos construtivos. FUNDAÇÕES 39 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 39 24/09/2021 15:41:55 As estacas podem ser classificadas, de acordo com o deslocamento de solo que produzem durante o método construtivo, em: estacas com grande deslo- camento, estacas com pequeno deslocamento e estacas sem deslocamento. O Diagrama 1 apresenta a classificação dos principais tipos de estacas em rela- ção ao deslocamento e ao método construtivo. DIAGRAMA 1. CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS EM RELAÇÃO AO DESLOCAMENTO Fonte: HACHICH et al., 1996. (Adaptado). Define-se como estaca com grande deslocamento aquela estaca que pe- netra no solo por cravação sem que haja retirada de terra. Com isso, há um grande deslocamento do solo adjacente. Geralmente, as estacas que se com- portam dessa forma são as estacas pré-moldadas de concreto, estacas de ma- deira e as estacas Franki. A estaca com pequeno deslocamento também é introduzida no solo por cravação sem a retirada da terra, porém, devido ao formato esbelto, o desloca- mento de solo adjacente à estaca é pequeno. Destacam-se nessa classificação as estacas metálicas e as estacas Mega. Grande deslocamento Pequeno deslocamento Sem deslocamento Madeira Concreto Pré-fabricada Cravada a percussão Cravada por prensagem Manual Mecânico Moldada in loco Trado Hélice contínua Raiz Strauss Injetada Franki Metálica Mega (vazada) Escavadas FUNDAÇÕES 40 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 40 24/09/2021 15:41:56 A estaca sem deslocamento utiliza o método construtivo por escavação e por isso não provoca nenhum deslocamento de solo adjacente a ela. Classifi- cam-se nesta categoria as estacas: raiz, hélice contínua, a trado mecânico ou manual, injetada e Strauss. Existem outras formas de classificar as estacas, como a forma de carrega- mento e a forma de funcionamento. De acordo com a forma de carregamento, as estacas podem ser classificadas em estacas de compressão, de tração e de flexão. Com relação à forma de funcionamento, as estacas podem ser classi- ficadas como: estacas de ponta (atuam pela resistência de ponta), estacas de atrito ou flutuantes (atuam somente por atrito lateral desenvolvido pelo fuste) e estacas mistas (combinam as duas formas de atuar). Após definido o tipo de estaca que será utilizado, define-se o número de es- tacas dividindo-se a carga no pilar pela carga admissível da estaca. Entretanto, este cálculo somente é válido se o centro de carga coincidir com o centro do estaqueamento. A Tabela 1 apresenta algumas cargas admissíveis e o espaça- mento entre os eixos de acordo com o tipo de estaca adotado. Tipo de Estaca Seção Transversal (cm ou polegada) Carga (kN) d (Distância entre estacas) (m) a (Distância da divisa) (m) Comprimento Normal (m) Es ta ca s pr é- m ol da da s Se çã o de fu st e qu ad ra da 15x15 150 0,60 0,30 3 a 8 20x20 200 0,60 0,30 3 a 12 25x25 300 0,65 0,35 3a 12 30x30 400 0,75 0,40 3a 12 35x35 500 0,90 0,40 3 a 12 40x40 700 1,00 0,50 3a 12 Se çã o de fu st e ci rc ul ar ø20 200 0,60 0,30 4 a 10 ø25 300 0,65 0,30 4 a 14 ø30 400 0,75 0,35 4a 16 ø35 550 0,90 0,40 4 a 16 ø40 700 1,00 0,50 4a 16 ø50 1000 1,30 0,50 4a 16 ø60 1500 1,50 0,50 4a 16 TABELA 1. VALORES ORIENTATIVOS DE CARGAS ADMISSÍVEIS E ESPAÇAMENTO ENTRE EIXOS FUNDAÇÕES 41 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 41 24/09/2021 15:41:56 Estacas Strauss ø25 200 0,75 0,20 3a 12 ø32 300 1,00 0,20 3a 15 ø38 450 1,20 0,25 3 a 20 ø45 600 1,35 0,30 3 a 20 ø55 800 1,65 0,35 3 a 20 Estacas Franki ø35 550 1,20 0,70 3a 16 ø40 750 1,30 0,70 3 a 22 ø52 1300 1,50 0,80 ø60 1700 1,70 0,80 Estacas metálicas (Laminado CSN) I 10 pol x 4 5/8 pol 400 0,75 I 12 pol x 5 1/4 pol 600 0,75 II 10 pol x 4 5/8 pol 800 1,00 II 12 pol x 5 1/4 pol 1200 1,00 d = é a distância de eixo a eixo entre estacas (m) a = é a distância entre a divisa do terreno e o eixo da estaca (m) Fonte: ALONSO, 2010. (Adaptado). Tubulões A NBR 6122 (2019) defi ne como tubulão o elemento de fundação profunda no qual pelo menos a etapa fi nal de escavação do solo é realizada por trabalho manual. Neste tipo de fundação, a escavação manual é necessária para o alar- gamento da base e para a limpeza do fundo da escavação. Assim, no fi nal da execução do tubulão, sempre há a descida de um operário para realização des- sas tarefas, pois o tubulão é um tipo de fundação no qual as cargas geralmente são resistidas pela ponta. Geralmente, os tubulões são escavados em forma circular até encontrar o solo fi rme, a partir daí a base do elemento de fundação é alargada e concretada. Os tubulões podem ser classifi cados, de acordo com o seu tipo de execução, em: tubulão a céu aberto e tubulão pneumático ou a ar comprimido. Os tubu- lões a céu aberto são executados acima do nível de água ou em locais onde é possível o bombeamento da água, e podem possuir contenção lateral. Os tubu- lões pneumáticos ou a ar comprimido são utilizados em locais com risco de desmoronamento e na presença de lençol freático (VELLOSO; LOPES, 2012). FUNDAÇÕES 42 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 42 24/09/2021 15:41:56 Os tubulões também podem ser classifi cados conforme a armadura que rece- bem como tubulão sujeito à compressão e tubulão sujeito à fl exocompressão. O tubulão sujeito à compressão possui armadura somente no topo, geralmente é utilizado juntamente com um bloco de coroamento, constituindo uma fundação mista. O tubulão sujeito à fl exocompressão possui armadura ao longo do fuste. As principais vantagens da utilização dos tubulões são: baixo custo de mo- bilização de equipamentos; possibilidade de inspeção in loco do perfi l do solo; permite modifi cações de diâmetro e comprimento durante o processo executi- vo sem causar grandes prejuízos; possibilidade de que as escavações ultrapas- sarem solos com matacões e pedras e possui processo construtivo que gera pouco ruído e vibração. A principal desvantagem do uso desse elemento de fundação é o alto risco de incidência de acidentes com vítima durante o proces- so de escavação, no qual pode ocorrer desmoronamentos. Estacas de madeira, metálicas, concreto e outras Estacas de madeira, aço e concreto são elementos de fundação profunda, classi- fi cadas como estacas de grande deslocamento, e são cravadas no solo por percus- são, prensagem ou vibração. Elas podem ser constituídas de um único material ou pela combinação de dois materiais, caso em que sãodenominadas estacas mistas. CURIOSIDADE A estaca mista, composta por concreto armado sobreposto por um seg- mento metálico, é muito usada em situações em que o terreno é composto por uma profundidade signifi cativa de argila média e dura. Nesta situação, a ponta metálica permite a cravação sem que ocorra o fenômeno de levantamento quando houver estacas muito próximas. Este tipo de estaca também é empregada quando objetiva-se apoiá-la em rochas, pois o perfi l metálico de sua ponta permite que ela atinja a rocha sem que ocorra o rompimento do segmento de concreto. As estacas de madeira são constituídas de madeira duras, denominadas madeiras de lei, como: peroba, aroeira, maçaranduba e ipê. Essas estacas, ge- ralmente, são troncos de árvores roliços, descascados e retos que são cravados no solo. A ABNT, através da NBR 7190/1997 (Projetos e Estruturas de Madeira), é responsável por fi xar as condições de uso das estacas de madeira. FUNDAÇÕES 43 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 43 24/09/2021 15:41:56 Como a madeira não é resistente a variações de umidade, quando a estaca de madeira é cravada em um solo que ocorre a variação do nível d’água, ela tende a sofrer ações de fungos que vivem no ambiente do solo e terminam apo- drecendo. Por isso, é necessário a aplicação nas estacas de produtos fungicidas e bactericidas, que garantam a preservação a ataques de fungos e bactérias. No processo executivo de cravação da estaca, é necessário inserir um anel de aço na cabeça da estaca a fim de evitar que ela se rompa por fendilhamento pela ação do bate-estaca. Também deve-se inserir nas ponta da estaca uma ponteira de aço a fim de que permita a passagem por camadas de solo mais resistentes sem que ocorra a ruptura do elemento. A principal vantagem da utilização da estaca de madeira é a facilidade de manuseio, preparação e execução do processo. Já as principais desvantagens são: a necessidade de inserir proteções metálicas na cabeça e na ponta da es- taca; a decomposição da estaca em obras marítimas e em solos com variação de nível d’água, a baixa carga que elas suportam e a dificuldade de encontrar madeira de boa qualidade para execução da estaca. As estacas metálicas são constituídas de elemento metálico, podendo ser: de perfis de aço laminado ou soldado, simples ou múltiplos, de tubos de chapa dobrada ou de tubos com ou sem costura (VELLOSO; LOPES, 2012). Podem ser de perfis em I, H e em seções quadradas, retangulares ou circulares, e a ABNT, por meio da NBR 8800/2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios – determina o dimensionamento da seção da estaca metálica. Em algumas situações essas estacas são constituídas do reaproveitamento de trilhos ferroviários de linhas férreas desativadas. As estacas metálicas devem receber um tratamento anticorrosivo em toda a sua extensão a fim de garantir a resistência à corrosão. Entretanto, se a es- taca ficar total e permanentemente enterrada, fica dispensado o uso de trata- mento especial anticorrosão desde que seja acrescida a seção do elemento no mínimo 1 mm de espessura. As vantagens da utilização da estaca metálica são: diversidade de dimen- sões e formas, facilidade de transporte, alta resistência, cravação da estaca em grandes profundidades por meio da realização de emendas de aço, o baixo peso dos elementos, a elevada capacidade de suportar cargas, a facilidade de realização de emenda na peça em caso de ruptura da estaca, o baixo nível de FUNDAÇÕES 44 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 44 24/09/2021 15:41:56 vibração durante o processo de cravação e a rapidez na execução. As desvan- tagens do uso da estaca metálica são: o custo alto do aço e o encurvamento do eixo da estaca em solos de baixa resistência durante o processo de cravação por percussão. Esse encurvamento ocorre devido ao fenômeno denominado “drapejamento’’, cuja origem é a instabilidade dinâmica direcional. As estacas de concreto podem ser: moldadas in loco, pré-moldadas ou pré- -fabricadas. As estacas de concreto moldadas in loco são executadas por meio de perfurações no terreno, que são preenchidas com concreto, argamassa ou calda de cimento, podendo ser total ou parcialmente armada (NBR 6122, 2019). As estacas pré-moldadas ou pré-fabricadas são denominadas pela NBR 6122 (2019) por estacas pré-moldadas de concreto, e podem ser constituídas de concreto armado ou concreto protendido. São classificadas de acordo com sua forma de confecção em concreto vibrado ou centrifugado. As seções transversais mais utilizadas nas estacas pré-moldadas de con- creto são: circular vazada, circular maciça, quadrada, hexagonal e octogonal. E o comprimento máximo dessas estacas é limitado a 12 metros, pois compri- mentos maiores necessitam de autorização prévia de agentes de tráfego para o transporte. Dessa forma, quando a profundidade a ser alcançada no solo é maior que 12 metros, faz-se necessária a utilização de emendas por meio de anéis metálicos. A carga máxima estrutural das estacas de concreto pré-moldadas é esta- belecida pelos fabricantes e deve atender aos pré-requisitos apontados pela ABNT nas NBR 6118/2014 – Projetos de estrutura de concreto, NBR 9062/2017 – Projeto e execução de estruturas de concreto pré-moldado e NBR 16258/2014 – Estacas pré-fabricadas de concreto e limitar o fck a 40 MPa. As principais vantagens da utilização das estacas de concreto são: alta re- sistência para solos moles, alta durabilidade e grande controle tecnológico do concreto por parte dos fabricantes. As desvantagens são: os cuidados duran- te o transporte para que não ocorra quebra do elemento; não é recomendá- vel a utilização em solos com rochas, matacões ou em solos com águas ácidas que podem corroer o concreto e atingir a armadura; limitações de seções devido ao peso da estrutura; necessidade de emenda devido às limitações de comprimento, ao transporte e à ocorrência de fissuras e trincas durante o processo de cravação. FUNDAÇÕES 45 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 45 24/09/2021 15:41:56 Estacas Franki A estaca Franki é uma estaca de concreto armado moldada in loco por meio do processo de cravação, em que se utiliza um tubo de ponta fechada por uma bucha seca constituída de pedra e areia (NBR 6122,2019). A cravação com a ponta fechada pela bucha permite o isolamento do tubo de concreto da água do subsolo, o que difere das demais estacas. A estaca Franki possui a base alargada, que permite uma maior resistência de ponta em relação aos demais tipos de estaca, sendo considerada uma estaca de grande deslocamento. A Figura 1 demonstra as etapas construtivas da estaca Franki. Marca no cabo Pilão Altura da bucha Bucha de brita e areia Altura de segurança Altura de segurança Armação Base Orelhas de arrancamento Tubo de revestimento Cabo de arrancamento Caçamba de concreto Figura 1. Etapas de processo executivo da estaca Franki. Fonte: HACHICH et al, 1996, p.330. FUNDAÇÕES 46 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 46 24/09/2021 15:41:57 CURIOSIDADE A estaca Franki foi patenteada por Edgard Frankignoul na Bélgica entre os anos de 1909 e 1925. Edgard teve a ideia de cravar um tubo no solo por meio de golpes de pilão de queda livre em uma bucha de concreto seco, colocado dentro da extremidade inferior do tubo. No Brasil este tipo de es- taca foi utilizado pela primeira vez em 1935 na Casa Publicadora Baptista no Rio de Janeiro, e, em São Paulo em 1936 no portal de entrada do Túnel Nove de Julho (HACHICH et al., 1996). Estacas escavadas As estacas escavadas caracterizam-se pela retirada de material para perfu- ração do solo por meio de escavações, que podem ser executadas por trados manuais, trados mecânicos ou perfuratrizes. Geralmente, essas estacas são moldadas in loco e podem ser escavadas com ou sem o uso de fl uido estabili- zante (lama bentonítica) e com ou sem revestimento (HACHICH et al., 1996). A Figura2 demonstra as etapas executivas de uma estaca escavada. Perfuração Instalação de armação Estaca pronta Espirais para pilar Concretagem Armação Espaçador Concreto Haste Trado 1 2 3 4 Figura 2. Etapas executivas de uma estaca escavada. Fonte: Construção Mercado PINI, 2017. As principais vantagens das estacas escavadas são: possibilidade de com- preender e verifi car as camadas de solo durante o processo de escavação pela retirada das amostras de terra e eventual análise laboratorial, permitindo uma comparação com os resultados da sondagem; execução em locais com água pela FUNDAÇÕES 47 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 47 24/09/2021 15:41:58 utilização de revestimentos ou de camisa metálica; possuir processo executi- vo que não possui vibração, podendo ser executada próximo a divisas de terre- nos já construídos; facilidade de locomoção dos equipamentos dentro da obra. Atualmente, existem diversos tipos de estacas escavadas, como Strauss e hélice. A estaca Strauss consiste em retirar a terra por meio de escavações execu- tadas por uma piteira, ou por uma sonda de percussão acoplada com válvula na sua extremidade inferior. Simultaneamente à retirada de terra inserem-se tubos metálicos rosqueáveis entre si no solo até a cota de profundidade pro- jetada. Posteriormente, é realizada a concretagem, o apiloamento e a retirada dos tubos metálicos por intermédio de um guincho. A Figura 3 demonstra as etapas construtivas da estaca Strauss. Tripé 1. Perfuração 2. Apiloamento do fundo com cascalho 3. Instalação da grade de armação 5. Estaca pronta4. Concretagem Sonda balde Concreto Sonda Pilão Figura 3. Etapas construtivas da estaca Strauss. Fonte: Construção Mercado PINI, 2017. As principais vantagens da estaca Strauss são: não produzir vibração e a facilidade de mobilização dos equipamentos em pequenos terrenos, locais confinados, interior de construções existentes, locais com pé direito reduzido, terrenos acidentados e regiões remotas. As desvantagens são: baixa capaci- dade de carga quando comparada a outros tipos de estacas de pré-moldadas de concreto; dificuldade de cravação em solo resistente, em argilas moles sa- turadas ou abaixo do nível de água, que são ambientes que podem ocorrer o estrangulamento do fuste durante a concretagem; e a produção de muita lama. A estaca hélice pode ser classificada, de acordo com seu processo execu- tivo, como estaca hélice contínua monitorada, estaca hélice de deslocamento FUNDAÇÕES 48 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 48 24/09/2021 15:42:00 monitorada ou estaca hélice com trado segmentado. A estaca hélice contínua monitorada é uma estaca de concreto moldada in loco, executada por meio da perfuração por rotação de um trado helicoidal contínuo no terreno e a injeção de concreto bombeado pela haste central do trado, ao mesmo tempo em que a haste é retirada do solo (NBR 6122, 2019). A armação é inserida após a con- cretagem com o auxílio de um pilão ou vibrador. A estaca hélice contínua mo- nitorada consegue perfurar terrenos coesivos e arenosos, que possuam lençol freático ou não e também solos resistentes com camadas que possuam SPT (Small Precision Tools) maiores que 50. A Figura 4 demonstra as etapas constru- tivas de uma estaca hélice contínua. Concreto pump Figura 4. Etapas construtivas de uma estaca hélice contínua. Fonte: BROWN et al., 2007. A estaca hélice de deslocamento monitorada consiste em um elemen- to de fundação profunda de concreto moldado in loco, que é introduzido no terreno por rotação de um trado dotado de aletas. Na estaca hélice de des- locamento monitorada não há retirada de material de solo, ocasionando um deslocamento junto do fuste à ponta (NBR 6122, 2019). O concreto é injetado pelo interior do tubo central quando ele é retirado do solo por rotação, e a ar- madura é colocada somente após a concretagem. A estaca hélice monitorada com trado segmentado é uma estaca de concreto moldada in loco, cuja a execução ocorre pela perfuração do terreno por rotação por um trado helicoidal de diâmetro constante (NBR 6122, 2019). A concretagem é realizada pela haste central do trado durante a sua retirada, e a armadura é introduzida na estaca somente após a concretagem. FUNDAÇÕES 49 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 49 24/09/2021 15:42:01 Toda estaca hélice, independente da classifi cação por processo executivo, é monitorada eletronicamente. O monitoramento ocorre por meio de instalação de sensores de profundidade, de controle de velocidade de rotação e de perfu- ração, de monitoramento de pressão e de fl uxo de concreto e outros. Estes sen- sores são ligados a uma central de processamento que recebe as informações. As vantagens da utilização de estacas hélices são: não produção de ruídos oriundos de vibrações dos equipamentos a percussão; alta produtividade dos equipamentos de perfuração e a não produção de detritos como lama, diminuin- do a quantidade de resíduos sólidos nas obras. As desvantagens são: o terreno deve estar terraplanado para que os equipamentos possam circular com facilida- de; elevado custo com concretagem; o planejamento da concretagem das esta- cas deve seguir o ritmo das perfurações, pois concretagem e perfuração ocorrem simultaneamente; limitações com os comprimentos das estacas e da armação e necessidade de retirar o material de terra extraído das perfurações a fi m de limpar a área e facilitar a movimentação dos equipamentos de perfuração no terreno. Estacas raiz A estaca raiz é considerada uma estaca escavada injetada, pois é executada por meio de equipamento de rotação ou rotopercussão, em direção inclinada ou vertical, com auxílio da circulação de água, lama bentonítica ou ar compri- mido. O fuste da estaca raiz é constituído de argamassa, areia e cimento e é armado em todo o seu comprimento. As fases de execução da estaca raiz são: perfuração do solo, colocação da armadura, preenchimento com argamassa, remoção do revestimento e aplica- ção de golpes de ar comprimido (HACHICH et al., 1996). A perfuração se pro- cessa por rotação mediante a um tubo com o auxílio da água, esses tubos são emendados à medida que a perfuração avança em profundidade. O material escavado é eliminado pela água, lama ou ar comprimido que é introduzido pelo tubo. Ao atingir a cota desejada em projeto, inicia-se o processo de limpeza do furo com a injeção de água e, posteriormente, é colocada a armadura, que pode ser montada em gaiola ou por barras com espaçadores. Após a colocação da armadura inicia-se o preenchimento com argamassa pelo tubo de injeção, preenchimento que geralmente ultrapassa a superfície FUNDAÇÕES 50 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 50 24/09/2021 15:42:01 para garantir toda a retirada da água ou de lama de dentro do furo. Em segui- da, faz-se o rosqueamento da extremidade superior do revestimento com um tampão metálico ligado a um compressor e realiza-se a aplicação de golpes de ar comprimido para que os tubos de revestimento saiam do furo. As principais vantagens da estaca raiz são: possibilidade de perfurar e atra- vessar qualquer tipo de camada de solo como matacões, rochas e concreto, além da não vibração durante o processo executivo e a elevada capacidade de suporte de carga. A estaca raiz é considerada uma boa solução para contenção de encostas, pois pode ser executada inclinada. As principais desvantagens do uso da estaca raiz são: utilização de alto consumo de água; elevado custo em comparação com o custo das demais estacas e alto consumo de cimento. Microestacas A NBR 6122 (2019) defi ne como microestaca a estaca moldada in loco e armada, cujo processo de execução ocorre por meio da perfuração rotativa ou rotopercussiva, qual é injetada a alta pressão por meio de tubos com válvulas manchete e uma calda de cimento. O procedimento executivo das microestacas consiste nas seguintes etapas: perfuração do solo com auxílio de água; colocação de tubo com válvulasman- chete; execução de bainha; injeção de calda de cimento e vedação do tubo. A perfuração do solo é idêntica à utilizada para estaca raiz por meio de uma perfuratriz rotativa, que permite a descida do revestimento através da rotação e do uso da água injetada no seu interior. Após a perfuração do solo, é realizada a limpeza do furo e a colocação do tubo, que possui válvulas manchete espaçadas entre 0,50 m e 1,00 m entre si. O tubo pode ser de aço ou PVC rígido, porém ao utilizar o PVC deve-se envolvê-lo com uma armadura, pois o material não contribui para a função estrutural do elemento de fundação. Finalizada a instalação, executa-se a bainha por meio da injeção da calda de cimento pela válvula inferior até extravasar pela boca do furo da parte externa. Nesta fase, também denominada de injeção primária ou de primeira injeção, a injeção da calda de cimento é realizada por intermédio de um obturador simples. Posteriormente, limpa-se o tubo internamente com a circulação de água, a fi m FUNDAÇÕES 51 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 51 24/09/2021 15:42:01 de garantir que a vedação dos obturadores ocorra sem impedimentos como res- tos de cimento. É nesta etapa que o revestimento da estaca é removido. A etapa de injeção da calda de cimento, também denominada injeção secun- dária, somente se inicia quando começar a cura da calda de cimento, sendo que a injeção secundária é realizada por intermédio de um obturador duplo acoplado a um misturador e a uma bomba de injeção de alta pressão. Esta injeção é reali- zada no sentido ascendente por meio das válvulas manchete, ou seja, passa-se a injetar a calda de cimento na válvula superior somente quando a válvula inferior demonstrar que a injeção de cimento já promoveu a deformação suficiente no solo. A pressão utilizada neste tipo de injeção pode variar de 1 a 3 MPa. O procedimento executivo da injeção secundária garante ao fuste da estaca uma forma com sucessivos bulbos fortemente comprimidos contra o solo, me- lhorando significativamente a adesão da estaca. Este tipo de adesão permite que a microestaca tenha uma eficiência maior na transferência da capacidade de carga em relação a outras estacas, inclusive em relação à estaca raiz de mesmo diâmetro (HACHICH et al., 1996). A etapa de vedação do tubo é realizada pelo preenchimento com nata de cimento ou com argamassa. Nesta fase também pode-se complementar a ar- madura da estaca com a colocação de barras longitudinais no interior do tubo. A Figura 5 demonstra as etapas do processo executivo das microestacas. 1 - Perfuração 2 - Instalação de tubo com válvulas tipo “manchete” 3 - Execução da banha 4 - Injeção das manchetes, formação dos bulbos 5 - Instalação da ferragem complementar Válvulas Tubo metálico Figura 5. Processo executivo das Microestacas. Fonte: BARBOSA, 2019, (Adaptado). FUNDAÇÕES 52 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 52 24/09/2021 15:42:01 As microestacas podem ser classifi cadas quanto à sua função ou quanto ao seu método executivo. Ao ser classifi cada quanto à função, a microestaca pode apresentar duas formas de aplicação: aplicada em situações em que recebe diretamente a carga axial ou lateral e transfere para camada de solo mais re- sistente e profunda; aplicada em situações em que a estaca serve para reforçar o solo formando um maciço reforçado, denominada rede reticulado de estaca (BARBOSA, 2019). Quanto ao método executivo, a Federal Highway Administration – FHWA (2005) classifi ca as microestacas em quatro tipos, apresentados na Figura 6. Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Figura 6. Classifi cação das microestacas quanto ao método executivo. Fonte: Federal Highway Administration – FWHA, 2005. Tipo A: a argamassa é inserida no interior da estaca por gravidade, não há aplicação de pressão, por isso pode-se utilizar misturas de areia e cimento e argamassas de cimento puro. FUNDAÇÕES 53 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 53 24/09/2021 15:42:07 Tipo B: a nata de cimento é inserida por gravidade e então injetada sob pressão conforme o tubo de perfuração é retirado. A pressão aplicada varia de 0,5 a 1 MPa a fi m de que não ocorra fratura no solo adjacente. A estaca raiz é considerada uma estaca tipo B. Tipo C: na primeira fase construtiva coloca-se por gravidade uma argamas- sa e aplica-se pressão de 1 a 2 MPa, causando fragmentação do solo confi nan- te. Posteriormente, na segunda fase, injeta-se, antes do endurecimento da pri- meira fase, a argamassa nas profundidades em que se encontram as válvulas manchetes, criando bulbos nessas regiões. Tipo D: aqui, o processo executivo assemelha-se ao do tipo C, porém para injetar a segunda etapa de argamassa aguarda-se um período de 12 horas para que a mesma tenha endurecido. Com isso é possível injetar a argamassa adicio- nal pelo tubo manchete sob pressões de 2 a 8 MPa. Tubulão a céu aberto e a ar comprimido A fundação profunda denominada tubulão a céu aberto é recomendada para obras que possuem cargas elevadas, locais de difícil acesso para gran- des equipamentos mecanizados; solos com boa rigidez, baixo risco de des- moronamento e regiões afastadas de centros urbanos como matas fechadas em que o acesso de equipamentos mecanizados é impossível. Os tubulões a céu aberto são muito utilizados em obras de infraestrutura viária no Brasil, principalmente no interior do estado de São Paulo, pois além de baixo custo o solo poroso desta região permite uma fácil esca- vação manual. Os tubulões a céu aberto são elementos de funda- ção profunda, que possuem formato cilíndrico esca- vado como um poço a céu aberto e que possuem uma base alargada, conforme apresenta a Figu- ra 7. Embora alguns tubulões sejam abertos por equipamentos de perfuração mecânica, o alarga- mento da base sempre é executado manualmente com a descida de operário através do tubulão. FUNDAÇÕES 54 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 54 24/09/2021 15:42:07 a) Perspectiva b) Corte Longitudinal Base Fuste N.T (Nível do terreno) (Cota de arrasamento) Ferragem de topo C.B (Cota de base) C.A 20 cm Figura 7. Perspectiva e corte longitudinal de um tubulão. Fonte: ALONSO, 2010, p. 41. (Adaptado). O tubulão a céu aberto pode ser classificado em três categorias: sem con- tenção lateral, com contenção lateral parcial e com contenção lateral contínua. O tubulão a céu aberto sem contenção lateral não possui nenhum escoramen- to lateral, por isso somente podem ser executados em solos que garantam a estabilidade da escavação. Este tipo de tubulão possui o atrito ao longo do fuste reduzido em comparação com a resistência no contato solo com solo, devido ao alívio de tensão da passagem de uma situação em repouso para uma condição ativa e devido a umidade do concreto (fator água/cimento do concre- to empregado) transmitida ao solo (MARAGON, 2017). O tubulão a céu aberto com contenção lateral parcial são escorados com revestimentos a cada dois metros de escavação, geralmente, estes revesti- mentos são recuperados antes da concretagem. Já o tubulão a céu aberto com escoramento lateral contínuo possui revestimento em toda a sua extensão desde a superfície. A escavação desse elemento de fundação é realizada por um equipamento que também crava uma camisa metálica em toda a extensão simultaneamente. Este elemento deve ser executado acima do nível de água ou, em casos especiais, pode ser executado em solos saturados desde que seja possível o bombeamento da água e que não tenha perigo de desmoronamento durante a escavação e alargamento da base. Também é necessário realizar uma inspeção no solo para verificar se não há presença de gases decorrentes de matéria or- gânica em decomposição, que podem ocasionar a morte do operário durante os processos executivos. FUNDAÇÕES 55 SER_ENGCIV_FUNDA_UNID2.indd 55 24/09/2021 15:42:07 Se o tubulão for suportar apenas cargas verticais não é necessário usar arma- dura. A concretagem do tubulão