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Processos e técnicas construtivas de fundações Apresentação As fundações são o elemento de suporte de toda a estrutura de uma construção, sendo responsável pela transmissão dos carregamentos da superestrutura para o solo. O dimensionamento e a execução adequados são indispensáveis para que a edificação cumpra com sua função estrutural e funcional. As fundações podem ser classificadas em diretas ou indiretas, de acordo com a forma de transmissão dos carregamentos para o solo. Além disso, de acordo com a profundidade com que são executadas, as fundações podem ser classificadas em rasas, ou superficiais, e profundas. Nesta Unidade de Aprendizagem, você vai aprender quais os principais tipos de fundações rasas e profundas e como são seus processos e técnicas de execução. Bons estudos. Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Caracterizar as etapas de execução de fundações rasas.• Descrever as etapas de execução de fundações profundas com estacas escavadas.• Descrever as etapas de execução de fundações profundas com estacas cravadas.• Infográfico A primeira etapa de execução de um projeto de fundações é a realização de sondagens geotécnicas no terreno, com o objetivo de identificar as características do material e o nível do lençol freático. Por vezes, o lençol freático encontra-se logo nas primeiras camadas do maciço de solo, sendo necessária a realização de drenagem antes do início dos procedimentos de escavação. A drenagem pode ser realizada por meio do rebaixamento do nível do lençol freático ou, então, pelo isolamento da área a ser escavada. Neste Infográfico, conheça os dois principais métodos de drenagem utilizados na escavação de fundações rasas e quais os procedimentos de execução. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/da5e7e7a-0684-4f5c-9b22-0f9378d311ff/54aafe65-0fb6-4a11-976d-95c2d51492e0.png Conteúdo do livro As fundações possuem a função de transmitir os carregamentos provenientes da estrutura para o solo. Os carregamentos podem ser transmitidos diretamente pela base do elemento, como no caso das fundações diretas, ou, então, por meio da ponta ou do fuste das estacas, como no caso das fundações indiretas. A execução adequada das fundações é fundamental para que a transmissão de cargas ocorra de acordo com o previsto em projeto, seja com elementos de fundação rasa ou com elementos de fundação profunda. Na obra Sistemas, métodos e processos de construção civil, leia o capítulo Processos e técnicas construtivas de fundações, base teórica desta Unidade de Aprendizagem, e conheça as características dos principais tipos de fundações e os procedimentos de execução empregados. Boa leitura! SISTEMAS, MÉTODOS E PROCESSOS DE CONSTRUÇÃO CIVIL Diego da Luz Adorna Processos e técnicas construtivas de fundações Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: Caracterizar as etapas de execução de fundações rasas. Descrever as etapas de execução de fundações profundas com estacas escavadas. Listar as etapas de execução de fundações profundas com estacas cravadas. Introdução Fundações são elementos estruturais cuja função é transmitir as cargas atuantes sobre a superestrutura da edificação para o maciço de solo. Portanto, o tipo de fundação utilizado depende das cargas transmitidas pela estrutura e das características geotécnicas do maciço de solo. A topografia do terreno e as características das construções vizinhas também influenciam no projeto de fundações (VELLOSO; LOPES, 2010). Assim, as fundações podem ser classificadas em rasas ou profundas. Nas fundações rasas, a transmissão de cargas se dá nas primeiras ca- madas do maciço de solo. Nas fundações profundas, por outro lado, a capacidade de suporte necessária para resistir às cargas transmitidas pela edificação somente é obtida em camadas mais profundas do maciço de solo (SANTOS, 2017). Neste capítulo, você vai conhecer as características dos principais tipos de fundações rasas e profundas. Além disso, vai estudar quais são os processos e as técnicas aplicados na execução das fundações. 1 Fundações rasas As fundações rasas — também denominadas superfi ciais — são aquelas em que a transmissão de cargas ocorre logo nas primeiras camadas do maciço de solo. De modo geral, considera-se como fundação rasa aquela executada com até 2 m de profundidade. Fundações executadas com profundidades superiores a 2 m são consideradas profundas. Nas fundações rasas, as cargas são transmitidas diretamente ao terreno pelas pressões distribuídas sob a base da fundação. Isso resulta na mobilização de esforços resistentes exclusivamente na superfície de contato entre a base da fundação e o solo (CINTRA; AOKI; ALBIERO, 2011). Desse modo, as fundações rasas são classificadas como fundações diretas. O projeto de fundações rasas deve satisfazer os seguintes critérios, de acordo com Rebello (2008, p. 41): - As camadas superficiais do maciço de solo devem possuir resistência su- ficiente para resistir às cargas transmitidas pelos elementos de fundação; - Os elementos de fundação devem ser executados com profundidade má- xima de 2 m, visto que profundidades superiores elevariam os custos de escavação e reaterro. O projeto de fundações deve ser precedido de análise geotécnica do solo. O Standard Penetration Test consiste no método de sondagem mais utilizado no mundo, permitindo a identificação do tipo de solo e a estimativa da resistência mecânica das camadas. No link a seguir, você pode ver quais os procedimentos do ensaio e como interpretar os resultados obtidos. https://qrgo.page.link/SEf8a As fundações rasas podem ser divididas, de acordo com as suas carac- terísticas estruturais, em quatro grupos principais: blocos, sapatas, vigas de fundação e radiers. Veja no Quadro 1 as principais características de cada grupo. Processos e técnicas construtivas de fundações2 Fonte: Adaptado de ABNT (1996). Grupo Descrição Bloco Os blocos de fundação são elementos de base quadrada ou retan- gular, executados em concreto simples, dimensionados de modo que o concreto resista às tensões de tração a ele submetidas. O bloco de fundação normalmente possui faces verticais, mas pode ser executado com faces escalonadas. Sapata As sapatas são elementos de fundação executa- dos em concreto armado, de modo que as tensões de tração sejam resistidas pelas armaduras de aço. Em geral, possuem base quadrada ou retangular. A altura do elemento pode ser constante ou variável. Sapatas isoladas Cada elemento de fundação recebe e transmite o carrega- mento de um único pilar. Sapatas associadas Cada elemento de fundação recebe e transmite o carrega- mento de dois ou mais pilares não alinhados. As sapatas associadas são o resultado da sobreposição de duas ou mais sapatas isoladas. Sapatas corridas ou baldrames Consiste em um elemento linear que recebe o carrega- mento linearmente distribuído das paredes da construção. Vigas de fundação As vigas de fundação são elementos de fundação lineares, formados por vigas de concreto armado, que recebem vários pilares situados no mesmo alinhamento. O cruzamento de várias vigas de fundação resulta em uma estrutura denominada grelha de fundação. Radier O radier consiste em um elemento de fundação em forma de placa, executado em concreto armado, que recebe o carregamento de todos os pilares e paredes da construção. A utilização do radier é reco- mendada quando a área das sapatas projetada em planta for superior a 50% da área total projetada em planta da construção. Quadro 1. Principais grupos de fundações rasas Execução de fundações rasas Antes de iniciar a execução das fundações, o profi ssional responsável deve verifi car se os seguintes serviços foram realizados: 3Processos e técnicas construtivasde fundações estudo geotécnico do maciço de solo, determinando o tipo de solo, a sua resistência e a existência e posição do lençol freático; projeto arquitetônico e estrutural, indicando as dimensões, posições e alinhamentos dos elementos de fundação; limpeza do terreno, de modo a retirar a cobertura vegetal, resíduos e dejetos orgânicos e não orgânicos da área onde a obra será executada. Satisfeitas essas exigências, o profissional responsável pode dar início à execução da obra, por meio da locação das fundações. A locação consiste na demarcação, no terreno, da posição dos elementos de fundação, de acordo com as informações constantes no projeto arquitetônico e estrutural. Os procedimentos de locação variam de acordo com a complexidade da obra e da disponibilidade de recursos humanos, materiais e financeiros. A locação das fundações pode ser realizada por meio dos seguintes procedimentos: a) Métodos dos cavaletes – nesse processo, os elementos construtivos são locados por meio de fios de náilon amarrados a pregos fixados em cavaletes opostos. Os cavaletes são formados por uma travessa pregada a duas estacas fixadas ao solo. A principal desvantagem do método, de acordo com Borges (2009), reside na facilidade de deslocamento dos cavaletes, devido a choques de carrinhos de mão e pontapés. O método dos cavaletes é recomendado para obras simples ou de pequeno porte. b) Método das tábuas corridas – nesse processo, são fixados ao solo pontaletes de pinho afastados 1,50 m entre si e 1,20 m em relação à face externa do elemento de fundação. Nos pontaletes, são fixadas tábuas sucessivas, delimitando a área a ser construída e permitindo a locação dos elementos de fundação. A locação por tábuas corridas implica maior gasto que o processo por cavaletes, mas confere maior precisão e segurança à locação das fundações, devido à impossibilidade de deslocamento dos pontos marcados (BORGES, 2009). O método é utilizado em construções de pequeno e médio porte. c) Equipamentos topográficos – em obras de maior complexidade e com maior disponibilidade de recursos financeiros, a locação pode ser realizada com o auxílio de equipamentos topográficos eletrônicos, por exemplo, a estação total. A utilização desse processo demanda a contratação de empresa especializada. Processos e técnicas construtivas de fundações4 As fundações rasas normalmente são dimensionadas de forma que o seu centro coincida com o centro da seção dos pilares ou com o eixo das paredes. A locação adequada das fundações é, portanto, fundamental para a execução da construção conforme o projeto. Após a locação dos elementos de fundação, providencia-se a escavação do terreno. Nota-se que a escavação resultará em maior ou menor volume, dependendo do tipo de fundação a ser executado. Na execução de blocos e sapatas isoladas ou associadas, é necessária apenas a abertura de uma cava; já na execução de sapatas corridas e vigas de fundação, é necessária a abertura de valas lineares. Para a execução de radier, todo o solo sobre a construção deverá ser escavado, visto que o elemento de fundação consiste em uma laje que recebe toda a estrutura da construção. A escavação deve ser realizada até a cota de apoio da fundação, respeitando uma folga de 20 cm na abertura, em relação à dimensão de projeto, de modo a permitir a execução posterior das fôrmas de concretagem. A cota de apoio não deve ser inferior a 70 cm, a fim de garantir a proteção do elemento de fundação aos agentes atmosféricos e ao fluxo de água. A escavação é iniciada a partir do elemento de fundação mais profundo (YAZIGI, 2009). Borges (2009) alerta que a escavação em terrenos inclinados deve ser reali- zada de forma escalonada, conforme apresentado na Figura 1a. A abertura de valas inclinadas, conforme Figura 1b, resulta em um plano de escorregamento, que pode acarretar patologias e risco de ruptura para a construção. Figura 1. Escavação em terrenos inclinados. Fonte: Adaptado de Borges (2009). 5Processos e técnicas construtivas de fundações A escavação deve ser realizada de modo a garantir o nivelamento do fundo da vala. O nivelamento pode ser verificado por meio de nível a laser ou nível de mangueira. Em seguida, o fundo da vala deve ser compactado e regulari- zado, até 5 cm abaixo da cota de apoio, com um soquete de 5 kg ou com um compactador mecânico do tipo sapo (YAZIGI, 2009). Durante a escavação, o profissional deve sempre atentar para a existência de formigueiros ou a presença de matéria orgânica. Formigueiros consistem em vazios no maciço de solo que podem causar recalques imediatos e danificar a estrutura. Solos com matéria orgânica tendem a apresentar menor resistência mecânica e maior deformabilidade, prejudicando a segurança e estabilidade da estrutura. Após a regularização, deve-se executar um lastro de concreto simples, com 5 cm de espessura, no fundo da vala. O lastro de concreto tem por objetivo regularizar a superfície onde o elemento de fundação será executado e uni- formizar a transmissão das cargas que descarregam na fundação. Para a execução do elemento de fundação, confeccionam-se fôrmas de madeira, que são construídas com sarrafos e tábuas de madeira. Yazigi (2009) destaca que essas fôrmas devem ser escoradas em estacas de madeira apoiadas no fundo e nas laterais da vala. O alinhamento, nivelamento e esquadro das fôrmas deve ser verificado durante e após o seu posicionamento na vala. A concretagem dos elementos de fundação nunca deve ser feita sem o uso de fôrmas, visto que o contato do concreto fresco diretamente com o solo resultaria na perda excessiva de água de amassamento, em função da porosidade do solo. Além disso, haveria conformação inadequada do elemento de fundação e contaminação da mistura de concreto por solo e matéria orgânica, prejudicando o desenvolvimento de resistência mecânica, entre outras características do concreto endurecido. Após o posicionamento das fôrmas, insere-se a armadura de aço, quando necessário. Em geral, as sapatas possuem apenas armadura inferior e armadura de cisalhamento, enquanto o radier e as vigas de fundação possuem armadura inferior e superior, além da armadura de cisalhamento. A definição do diâmetro e da disposição das armaduras de aço depende de projeto estrutural prévio. Na Figura 2, você pode observar como é feita a disposição das armaduras na sapata e como é realizada a amarração entre o pilar e o elemento de fundação. Processos e técnicas construtivas de fundações6 Figura 2. Disposição das armaduras de aço em uma sapata de fundação. Fonte: Adaptada de Multistock/Shutterstock.com. O concreto utilizado deve apresentar resistência compatível com as neces- sidades do projeto. De acordo com a complexidade da obra e disponibilidade de recursos, o concreto utilizado poderá ser produzido in loco ou em central, sendo lançado por meio de bombeamento. Os procedimentos de projeto, dimensionamento e execução de fundações rasas são definidos pela Norma Técnica ABNT NBR 6.122/1996 – Projeto e execução de fundações. 7Processos e técnicas construtivas de fundações 2 Fundações profundas com estacas escavadas As fundações profundas são utilizadas quando as primeiras camadas do maciço de solo não têm a capacidade de suporte necessária para resistir às cargas pro- venientes da estrutura, ou seja, quando não é possível utilizar fundações rasas. Assim, as fundações profundas são executadas com mais de 2 m de profundidade. As fundações profundas se caracterizam por transmitir as cargas provenien- tes da estrutura por meio da sua base (resistência de ponta), da sua superfície lateral (resistência de fuste ou resistência de atrito lateral) ou da combinação das duas (VELLOSO; LOPES, 2010). Desse modo, essas fundações são clas- sificadas como indiretas. Veja na Figura 3 um esquema da distribuição de esforços em uma fundação profunda. Figura 3. Distribuição de esforços em uma fundação profunda. Fonte: Rebello (2008, p. 69). Sobre asfundações profundas, geralmente são executados blocos de funda- ção, que têm a função de absorver os esforços provenientes da superestrutura e distribuí-los para a estaca. Esse procedimento permite que mais de uma estaca seja executada, de modo a atender a um mesmo pilar. As estacas são o tipo de fundação profunda mais utilizado nas obras de construção civil, embora se destaquem, ainda, os tubulões e os caixões como exemplos desse tipo de fundação. As estacas podem ser classificadas, de acordo com o processo de execução, em escavadas e cravadas. Processos e técnicas construtivas de fundações8 As estacas escavadas — também denominadas estacas de substituição — são aquelas cuja execução exige a escavação do solo, sendo o volume escavado substituído pelo elemento de fundação. A seguir, você verá os principais tipos de estacas escavadas. Estaca broca A estaca broca consiste em um tipo de fundação profunda em que a escavação é realizada manualmente, com o uso de um trado rotativo, como representado na Figura 4. O movimento de giro realizado pelo operário faz com que as lâminas “rasguem” o solo, permitindo que este penetre no interior do cilindro e viabilizando a escavação (REBELLO, 2008). Figura 4. Esquema de trado rotativo. Fonte: Rebello (2008, p. 70). As estacas broca demandam pouco investimento com mão de obra e equi- pamento, mas apresentam limitação quanto à profundidade máxima (6 m) e não podem ser executadas abaixo do nível do lençol freático. A seguir, são apresentadas as etapas de execução das estacas desse tipo. 9Processos e técnicas construtivas de fundações 1. Inicialmente, é realizada a escavação do terreno com o uso do trado rotativo, conforme esquematizado na Figura 5a, até se atingir a camada de solo resistente. 2. Em seguida, com o uso de um pilão, faz-se o apiloamento do fundo do furo, de modo a regularizar a superfície e reduzir a quantidade de partículas soltas, conforme a Figura 5b. 3. O furo é, então, preenchido com concreto fresco, com trabalhabilidade adequada, como na Figura 5c. Caso o projeto estrutural exija o uso de armaduras de aço, estas devem ser inseridas e posicionadas no furo antes da concretagem. 4. Por fim, como mostra a Figura 5d, são colocadas armaduras de espera no topo da estaca, de modo a viabilizar a amarração com a superestrutura. Rebello (2008) destaca que normalmente são utilizadas quatro barras de aço de 6,3 mm de diâmetro e 2 m de comprimento. Figura 5. Esquema de execução de fundação com trado rotativo. Fonte: Rebello (2008, p. 71). Processos e técnicas construtivas de fundações10 Estaca tipo Strauss As estacas tipo Strauss consistem em estacas de concreto simples ou armado, de acordo com as especifi cações de projeto, executadas in loco, por meio da perfuração do solo e posterior concretagem. A execução desse tipo de estacas não produz vibrações signifi cativas, implicando ainda um custo relativamente baixo. Por outro lado, elas não são indicadas para execuções abaixo do nível do lençol freático e não apresentam grande capacidade de carga. A execução de estacas tipo Strauss demanda o uso de equipamentos simples, conforme apontam Velloso e Lopes (2010): um tripé equipado com guincho, um pilão ou soquete, uma ferramenta de escavação denominada sonda ou “piteira”, e tubos metálicos de revestimento. Os procedimentos de execução de estacas tipo Strauss estão detalhados a seguir. 1. Inicialmente, o pilão é lançado de determinada altura, até que o solo seja perfurado até uma profundidade de até 2 m. Essa perfuração serve de gabarito para a introdução do primeiro tubo de revestimento, dotado de uma base cortante na extremidade, denominada “coroa”. 2. Em seguida, o pilão é substituído pela sonda, a qual é dotada de abertura na extremidade inferior, permitindo a entrada do solo e viabilizando a escavação, conforme você pode observar na Figura 6a. 3. À medida que a escavação se desenvolve, a coroa penetra no solo. É necessário rosquear tubos metálicos sucessivamente, até que seja atingida a cota de assentamento, conforme demonstra a Figura 6b. Os tubos metálicos têm o objetivo de conferir estabilidade para as pare- des do furo, impedindo que o solo desmorone durante a escavação ou concretagem e estrangule a seção da estaca. 4. Atingida a cota de assentamento, é realizada a limpeza do furo, de modo a retirar a lama que possa ter se acumulado ao longo do fuste. As armaduras da estaca são inseridas, quando necessário, e é realizada a concretagem. O furo é preenchido por 75 cm de concreto fresco, o qual se espalha à medida que o revestimento metálico é retirado, como na Figura 6c. A retirada dos tubos metálicos deve ser feita com cuidado, a fim de impedir o desmoronamento do solo ou o desprendimento do concreto já executado. Os tubos metálicos podem ser reaproveitados em outras estacas. O procedimento é repetido até se atingir a cota de arrasamento, como mostrado na Figura 6d. 11Processos e técnicas construtivas de fundações Figura 6. Esquema de execução de estaca tipo Strauss. Fonte: Velloso e Lopes (2010, p. 206). Estaca escavada com trado helicoidal Conforme Rebello (2008, p. 75), o trado helicoidal consiste em “[...] uma haste metálica montada sobre uma base incorporada a caminhões ou a chassi metálico sobre rodas”. Logo, a utilização do trado helicoidal permite rápida movimentação pelo canteiro de obras. Na Figura 7, você pode ver um trado helicoidal incorporado a um caminhão. Processos e técnicas construtivas de fundações12 Figura 7. Trado helicoidal incorporado a um caminhão. Fonte: Volodymyr_Shtun/Shutterstock.com. A escavação do solo é realizada por meio do giro da haste metálica. A cada 2 m, a haste é retirada, sem giro, e posta a girar no sentido contrário, permitindo que o solo escavado seja retirado. A escavação pode ou não fazer uso de revestimento metálico ou estabilização com lama bentonítica (VELLOSO; LOPES, 2010). A lama é resultado da mistura de um tipo de argila chamada de bentonita, a qual se expande ao entrar em contato com a água. Ao ser injetada no furo, a lama bentoní- tica se adere às paredes, formando uma proteção que impede o desmoronamento. Uma vez atingida a cota de assentamento, deve-se inserir a armadura. A concre- tagem é realizada a cada 50 cm, à medida que o revestimento metálico é retirado. No caso de revestimento com lama, a diferença de densidade entre ela e o concreto faz com que a lama seja empurrada em direção à abertura do furo, devendo ser recolhida e descartada. Se não for utilizado revestimento, a concretagem é realizada normalmente, devendo sempre ser verificada a trabalhabilidade do concreto. As estacas escavadas com trado helicoidal são indicadas para a execução de estacas com até 15 m de profundidade e possuem um custo acessível. Contudo, não são indicadas para solos instáveis (arenosos) e não podem ser executadas abaixo do nível do lençol freático. 13Processos e técnicas construtivas de fundações Estaca hélice contínua A estaca hélice contínua, de acordo com Yazigi (2009), consiste em um tipo de fundação profunda em que a escavação é mecânica. Esta é realizada por uma hélice contínua fi xada externamente a um tubo metálico com diâmetro interno de 100 mm a 127 mm, conforme apresenta a Figura 8. A escavação ocorre pela penetração da hélice contínua no solo. Diferentemente da escavação com trado helicoidal, a hélice não é retirada durante o processo, penetrando continuamente até atingir a cota de assentamento. Na sequência, a hélice é retirada do solo sem giro, enquanto o concreto é injetado no furo por meio do tubo metálico central da hélice. Rebello (2008) destaca que a retirada da hélice concomitantemente à concretagem evita o confinamento do solo e o possível estrangulamento da seção da estaca. Após a retirada da hélice, a armadura de aço é mergulhada na massa, por meio de gravidade ou com auxílio de um soquete. A estaca hélice contínua apresenta alta produtividade e controle tecnoló- gicodurante a execução, permitindo a execução de fundações de até 30 m de profundidade. Além disso, esse tipo de estaca pode ser executado abaixo do nível do lençol freático. Figura 8. Modelo de hélice contínua. Fonte: B.Panupong/Shutterstock.com. Processos e técnicas construtivas de fundações14 Estaca raiz As estacas do tipo raiz consistem em fundações profundas, escavadas por meio de perfuração rotativa ou rotopercussiva. Apesar de apresentarem custo elevado e resultarem em um grande impacto ambiental, as estacas do tipo raiz permitem a execução de fundações com até 50 m de profundidade, em maciços de solo compostos por matacões e rochas. Na Figura 9, são representados os procedimentos de execução de uma estaca raiz. Figura 9. Esquema de execução de estaca raiz. Fonte: Rebello (2008, p. 87). Inicialmente, é realizada a perfuração do maciço de solo, por meio da penetração de um tubo rotativo dotado de uma base denominada sapata de perfuração. À medida que a perfuração avança, são inseridos tubos metálicos de revestimento, que têm por objetivo impedir o colapso do solo que forma as paredes do furo. Durante a perfuração, é injetada água ou lama bentonítica através do tubo rotativo. Esse procedimento permite a limpeza do furo, visto que as partículas de solo escavado são expulsas para o exterior por meio da pressão da água ou lama. Após se atingir a cota de assentamento, a armadura de aço é inserida no interior do tubo e, na sequência, é feita a injeção de argamassa no furo. Conforme a argamassa é injetada, os tubos de revestimento são retirados, e golpes de ar comprimido são aplicados, de modo a garantir a compactação da argamassa e o preenchimento dos vazios. 15Processos e técnicas construtivas de fundações 3 Fundações profundas com estacas cravadas As estacas cravadas — também denominadas estacas de deslocamento — são aquelas cuja execução não demanda nenhum processo de escavação. Nesse tipo de fundação, à medida que a estaca penetra no solo, ele se desloca horizon- talmente. A seguir, são apresentados os principais tipos de estacas cravadas. Estacas pré-moldadas As estacas pré-moldadas são fabricadas em madeira, aço ou concreto ar- mado/protendido. Elas também podem ser compostas pela combinação de dois materiais diferentes, sendo denominadas estacas mistas. Essas estacas normalmente são fabricadas em indústrias e transportadas já prontas para o local da obra. No Quadro 2, você pode ver as principais características das estacas pré-moldadas, de acordo com o tipo de material empregado. Tipo Descrição Estaca de madeira As estacas de madeira são utilizadas hoje quase que exclusiva- mente em obras temporárias (como cimbramento de pontes) em função da deterioração que o material sofre, especialmente quando exposto a ambientes sujeitos à variação de nível d’água. Es- sas estacas devem ter diâmetro mínimo de 15 cm e uma proteção metálica no seu topo, de modo que a queda do soquete, durante a prensagem no solo, não danifique a estaca. Estaca de aço As estacas de aço são indicadas para situações em que o uso de estacas de concreto não é recomendado, como no estaqueamento próximo a construções vizinhas, em função da vibração excessiva, e em solos com atrito alto. Essas estacas são normalmente produ- zidas com perfis I ou H. Como podem ser unidas entre si por meio de soldagem, elas podem ser cravadas no solo em segmentos menores que os demais tipos de estacas. Quadro 2. Principais características das estacas pré-moldadas (Continua) Processos e técnicas construtivas de fundações16 As estacas pré-moldadas podem ser cravadas no solo por percussão ou por prensagem. A cravação por percussão ocorre pela aplicação de golpes de martelo no topo da estaca, conforme você pode observar na Figura 10, em que estacas pré-moldadas de concreto com seção circular vazadas são cravadas no solo com o auxílio de um equipamento denominado bate-estaca. Figura 10. Cravação de estacas pré-moldadas com auxílio de bate-estaca. Fonte: HacKLeR/Shutterstock.com. Fonte: Adaptado de Rebello (2008). Tipo Descrição Estaca de con- creto armado ou protendido As estacas de concreto armado são produzidas em indústrias, tendo comprimento máximo de 12 m. Caso seja necessário um comprimento maior, deve-se emendar as estacas por meio de soldagem de anéis metálicos previamente instalados. Essas estacas podem ser produzidas com seção quadrada, retangu- lar ou circular. As estacas de concreto protendido apresentam maior resistência mecânica e menor risco de fissuras durante a cravação do que as de concreto armado. Quadro 2. Principais características das estacas pré-moldadas (Continuação) 17Processos e técnicas construtivas de fundações No processo de prensagem, a cravação das estacas é feita com o auxílio de macaco hidráulico, conforme o esquema apresentado na Figura 11. Esse procedimento demanda a existência de uma carga no terreno, que funciona como reação ao esforço proveniente da prensagem. Essa carga pode ser pro- videnciada por meio de pesos, caixas de areia, entre outros, ou pela estrutura já existente, como blocos de fundação. Figura 11. Cravação de estacas pré-moldadas com auxílio de macaco hidráulico. Fonte: Velloso e Lopes (2010, p. 231). No Brasil, o procedimento apresentado é denominado estaca de reação ou estaca mega. A estaca de reação é indicada para a execução de reforços em fundações existentes, podendo utilizar a própria estrutura como carga de reação. Além disso, o procedimento pode ser utilizado na execução de fundações novas, visto que gera pouca vibração. Estaca tipo Franki A estaca tipo Franki consiste em um tipo de fundação profunda em que, com o auxílio de um bate-estaca, um tubo metálico cilíndrico é cravado no solo. O tubo metálico é dotado de um volume de concreto na sua base, o qual é denominado bucha. A bucha tem a função de receber os golpes do bate-estaca e, desse modo, promover a cravação do tubo, conforme você observa na Figura 12. Processos e técnicas construtivas de fundações18 Figura 12. Esquema representando a execução de uma estaca tipo Franki. Fonte: Velloso e Lopes (2010, p. 207). Após atingida a cota de assentamento, o tubo metálico é amarrado ao bate-estaca, permitindo que a bucha seja desprendida do tubo por meio de golpes do soquete, formando a base da fundação. As armaduras são inseridas no tubo e a concretagem é iniciada, sendo realizada a cada 50 cm. O tubo metálico é retirado à medida que a concretagem se desenvolve (REBELLO, 2008). As estacas Franki possuem alta capacidade de carga e podem ser executadas com grandes profundidades, podendo ser executadas também abaixo do nível do lençol d’água. No entanto, esse tipo de estaca gera muita vibração durante o processo de execução, podendo afetar as construções próximas. 19Processos e técnicas construtivas de fundações O projeto e a execução de fundações devem sempre ser embasados em conhecimento técnico sobre as características do solo e da construção. Portanto, exigem a presença de profissionais técnicos capacitados e habilitados. ABNT. NBR 6122: projeto e execução de fundações – procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1996. BORGES, A. C. Prática das pequenas construções. 9. ed. São Paulo: Blucher, 2009. v. 1. CINTRA, J. C. A.; AOKI, N.; ALBIERO, J. H. Fundações diretas: projeto geotécnico. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. REBELLO, Y. C. P. Fundações: guia prático de projeto, execução e dimensionamento. 3. ed. São Paulo: Zigurate Editora, 2008. SANTOS, J. S. Desconstruindo o projeto estrutural de edifícios: concreto armado e protendido. São Paulo: Oficina de Textos, 2017. YAZIGI, W. A técnica de edificar. 10. ed. São Paulo: PINI, 2009. VELLOSO, D. A; LOPES, F. R. Fundações: critérios de projeto, investigação do subsolo, fundações superficiais, fundações profundas. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2010. Leitura recomendada VIANA, D. Ensaio SPT: aprenda como interpretar os resultados. In: GUIA DA ENGENHARIA. [S.l.: s .n.], 2018. Disponível em: https://www.guiadaengenharia.com/resultado-ensaio-spt/. Acesso em: 11 fev. 2020. Os links para sites da web fornecidos neste capítulo foram todos testados, e seu fun- cionamento foi comprovado no momento da publicação do material. No entanto, a rede é extremamente dinâmica; suas páginas estão constantemente mudando de local e conteúdo. Assim, os editores declaram não ter qualquer responsabilidade sobre qualidade, precisão ou integralidade das informações referidas em tais links. Processos e técnicas construtivas de fundações20 Dica do professor A segurança do trabalho é umas principais exigências da engenharia moderna. A saúde e o bem- estar do trabalhador devem ser vistos como prioridades pelo empregador. Além disso, a redução de prejuízos financeiros é nítida quando os critérios de segurança do trabalho são cumpridos. A escavação de fundações e contenções é uma das atividades mais perigosas na indústria da construção civil. Um deslizamento de terra pode ferir inúmeros funcionários; portanto, o responsável técnico deve estar ciente das exigências de segurança do trabalho antes do início dos procedimentos de escavação. Nesta Dica do Professor, veja os principais pontos que devem ser observados antes do início de serviços de escavação para garantir a segurança dos trabalhadores. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://fast.player.liquidplatform.com/pApiv2/embed/cee29914fad5b594d8f5918df1e801fd/9e3b29de99245f6e0d73eae8d4637a0f Exercícios 1) As fundações rasas são aquelas que transmistem as cargas provenientes da superestrutura para as primeiras camadas do maciço de solo, por meio da sua base. Analise as afirmativas a seguir, referentes aos tipos de fundações rasas, e assinale a alternativa correta. A) A sapata associada consiste em um elemento de fundação rasa que recebe o carregamento de dois ou mais pilares alinhados. B) O radier consiste em um elemento de fundação rasa executado em concreto simples, que recebe o carregamento de todos os pilares da edificação. C) Nas sapatas isoladas, os esforços de tração são resistidos pelas armaduras de aço. Por essa razão, as sapatas tendem a ser maiores que os blocos. D) A viga de fundação recebe o carregamento linearmente distribuído das paredes. O cruzamento de várias vigas de fundação resulta na grelha de fundação. E) A baldrame consiste em um tipo de fundação rasa que recebe o carregamento de cargas linearmente distribuídas. 2) A execução de fundações rasas inclui etapas de locação da obra, escavação do maciço de solo e execução do elemento de fundação. Analise as afirmativas a seguir, sobre os procedimentos executivos de fundações rasas, e assinale a alternativa correta. A) A locação por meio do método dos cavaletes é a ideal para obras de maior complexidade, visto que os cavaletes de madeira conferem maior estabilidade e segurança durante os procedimentos de execução. B) O volume de escavação varia de acordo com o tipo de fundação adotado. O radier é o tipo de fundação que demanda o menor volume de escavação, visto que apenas um elemento é executado. C) Durante a escavação, caso se opte pelo uso de fôrmas para a concretagem do elemento de fundação, deve ser prevista uma folga de 20 cm nas dimensões da vala. Caso contrário, a vala deve ter a dimensão exata do elemento de fundação. A topografia do terreno tem influência nos procedimentos de escavação. Caso o terreno seja inclinado, sua escavação deverá ocorrer de forma escalonada, de modo a evitar planos D) inclinados de escorregamento. E) A escavação deve encerrar aproximadamente 5 cm antes de ser atingida a cota de apoio, de modo que o fundo da vala seja compactado e regularizado, permitindo a execução do lastro de concreto. 3) As fundações profundas são aquelas que se desenvolvem a partir de 3 m de profundidade, podendo transmitir suas cargas para o solo por meio da base, do atrito lateral ou da combinação de ambos. Relacione as colunas a seguir: 1. Estaca broca1. 2. Estaca Strauss2. 3. Estaca hélice contínua3. 4. Estaca raiz4. ( ) Utiliza um instrumento de escavação denominado “piteira”, que possui base aberta, “engolindo” o solo e permitindo o prosseguimento da escavação. ( ) Utiliza um instrumento denominado tubo rotativo, o qual é dotado de uma base cortante chamada sapata de perfuração. ( ) Utiliza um trado rotativo manual, que, à medida que gira, rasga o solo, acumulando-o entre suas lâminas, permitindo que seja retirado do furo. ( ) Utiliza um instrumento formado por um tubo metálico vazado, envolto por uma hélice, que penetra no solo até atingir a cota de assentamento. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. A) 1 – 2 – 3 – 4. B) 3 – 1 – 2 – 4. C) 4 – 2 – 1 – 3. D) 2 – 4 – 1 – 3. E) 1 – 4 – 3 – 2. Os diferentes tipos de estacas escavadas apresentam particularidades quanto aos procedimentos de escavação, assim como vantagens e desvantagens. Analise as afirmativas a seguir. 4) I. A escavação com trado manual demanda o uso de revestimento metálico, quando executada abaixo do nível da água. II. A escavação com trado helicoidal demanda que, a cada 2 m de profundidade, a haste seja retirada e girada no sentido contrário, desprendendo o solo. III. A hélice contínua permite a escavação do furo em uma única vez. Após a retirada da hélice, inicia-se a concretagem. IV. A estaca raiz é executada com argamassa ao invés de concreto e permite a execução de fundações de até 50 m de profundidade. Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas. A) Apenas a afirmativa I está correta. B) Apenas a afirmativa III está correta. C) Apenas as afirmativas II e IV estão corretas. D) Apenas as afirmativas I, II e IV estão corretas. E) Todas as afirmativas estão corretas. 5) As estacas cravadas são aquelas cuja execução não se dá por escavação, e, sim, pelo deslocamento do solo. Analise as afirmativas a seguir, referentes às estacas cravadas. I. As estacas pré-moldadas de madeira são muito utilizadas em obras de engenharia, especialmente, em função da sua resistência à deterioração. II. As estacas de concreto pré-moldado são produzidas com comprimento máximo de 12 m, não permitindo a execução de emendas. III. As estacas pré-moldadas podem ser cravadas no solo por meio de percussão (bate- estaca) ou por meio de prensagem (macaco hidráulico). IV. As estacas Franki são estacas pré-moldadas de aço, cravadas no solo com auxílio de um equipamento de bate-estaca. Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas. A) Apenas a afirmativa I está correta. B) Apenas a afirmativa III está correta. C) Apenas as afirmativas II e IV estão corretas. D) Apenas as afirmativas I, II e IV estão corretas. E) Todas as afirmativas estão corretas. Na prática A execução de estacas cravadas deve ser feita por profissionais, tanto técnicos, quanto operários, capacitados e habilitados, pois a quebra de estacas é irrecuperável. Após a estaca ter se partido, ela não pode mais ser utilizada, tampouco retirada do solo. O responsável técnico de uma obra deve, além disso, ter conhecimento sobre as opções a serem tomadas caso, eventualmente, alguma estaca quebre durante a execução. Neste Na Prática, veja uma situação de quebra de estaca que pode ocorrer no cotidiano da construção civil. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://statics-marketplace.plataforma.grupoa.education/sagah/94b4b8d4-d4b8-4dff-a3a3-70a30c684203/25693304-6bc0-4090-9510-03f3cd3b3b0f.png Saiba + Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor: Tipos de Estacas | Fundações Profundas As estacas de fundações podem ser de vários tipos. As diferenças vão desde o comportamento estrutural até os procedimentos de execução. No link a seguir, acesse um vídeo que demonstra, esquematicamente,os procedimentos de execução de alguns tipos de fundações. Assista. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Microestacas injetadas Existem muitas pesquisas na área de fundações e, frequentemente, novos tipos de fundações são lançados no mercado. Um exemplo são as microestacas injetadas. No link a seguir, leia um artigo técnico sobre este tipo de fundação. Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. Tubulão é opção pouco mecanizada para fundação de solo superficial ruim Os tubulões são um exemplo de fundação profunda. Sua execução envolve a descida de trabalhadores pelo furo escavado, com o objetivo de promover o alargamento da base. Em função disso, os tubulões são, frequentemente, deixados de lado. A seguir, acesse o link referente a um artigo técnico sobre os tubulões. https://www.youtube.com/embed/bS-bcN8LRWc https://www.unicomengenharia.com.br/micro-estaca-injetada Aponte a câmera para o código e acesse o link do conteúdo ou clique no código para acessar. https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/tubulao-e-opcao-pouco-mecanizada-para-fundacao-de-solo-superficial-ruim_16226_10_0