apostila fundações mackenzie

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Fundamentos de Geotecnia
 
 
 
UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE 
 
 
ESCOLA DE ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FUNDAÇÕES I 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Paulo R. M. Moura 
 
 
 
 
 
 
 
2009 
1º Semestre 
 
 
ii 
Universidade Presbiteriana Mackenzie – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo – Prof. Paulo R. M. Moura 
1º Semestre - 2008 
 
 
i 
 
Fundamentos de Geotecnia
 
 
ÍNDICE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ..................................................................................1 
1.1 Objetivos ..............................................................................................................................................1 
1.2 Principais tipos de sondagens e ensaios “in situ”................................................................................1 
1.2.1 SPT: “Standard Penetration Test” ................................................................................................1 
1.2.2 SPT-T: SPT com medição do torque............................................................................................1 
1.2.3 Outros tipos...................................................................................................................................1 
1.3 Sondagens SPT...................................................................................................................................1 
1.3.1 Equipamento.................................................................................................................................1 
1.3.2 Procedimento................................................................................................................................2 
1.3.3 Amostragem..................................................................................................................................3 
1.3.4 Revestimento................................................................................................................................3 
1.3.5 Escavação ....................................................................................................................................3 
1.3.6 Lençol freático...............................................................................................................................3 
1.3.7 Relatório de sondagem.................................................................................................................3 
1.3.8 Cálculo do Índice de Resistência à Penetração (N) .....................................................................4 
1.3.9 Consistência e compacidade........................................................................................................4 
1.4 Problemas ............................................................................................................................................4 
2. TIPOS DE FUNDAÇÕES ..............................................................................................7 
2.1 Classificação das fundações ...............................................................................................................7 
2.1.1 Quanto à profundidade .................................................................................................................7 
2.1.2 Quanto à transferência de carga ..................................................................................................7 
2.2 Blocos e alicerces ................................................................................................................................7 
2.3 Sapatas ................................................................................................................................................7 
2.4 Tubulões ..............................................................................................................................................8 
2.4.1 Tubulões a céu aberto ..................................................................................................................8 
2.4.2 Tubulões a ar comprimido ............................................................................................................8 
2.5 Estacas ................................................................................................................................................9 
2.5.1 Características gerais dos tipos de estacas .................................................................................9 
2.5.1.1 Estacas cravadas......................................................................................................................9 
2.5.1.2 Estacas escavadas ...................................................................................................................9 
2.5.1.3 Estacas de deslocamento e de substituição...........................................................................10 
2.5.1.4 Estacas pré-moldadas e moldadas in loco .............................................................................10 
2.5.2 Estacas de deslocamento...........................................................................................................10 
2.5.2.1 De madeira..............................................................................................................................10 
2.5.2.2 De concreto.............................................................................................................................11 
2.5.2.3 De aço.....................................................................................................................................12 
2.5.2.4 Estaca Franki ..........................................................................................................................13 
2.5.3 De substituição ...........................................................................................................................16 
2.5.3.1 Broca manual ..........................................................................................................................16 
2.5.3.2 Trado mecânico ......................................................................................................................17 
2.5.3.3 Estaca Strauss ........................................................................................................................18 
2.5.3.4 Estaca escavada com lama bentonítica (barrete ou circular).................................................20 
2.5.3.5 Estacas hélice contínua ..........................................................................................................22 
 
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1º Semestre - 2008 
 
3. Projeto geométrico de fundações sobre sapatas .................................................. 25 
3.1 Notação ............................................................................................................................................. 25 
3.2 Objetivo ............................................................................................................................................. 25 
3.3 Pré-requisitos .................................................................................................................................... 25 
3.3.1 Estrutura..................................................................................................................................... 25 
3.3.2 Sub-solo ..................................................................................................................................... 25 
3.4 Condicionantes.................................................................................................................................. 26 
3.4.1 SEGURANÇA ............................................................................................................................26 
3.4.2 Axialidade................................................................................................................................... 26 
3.4.3 Executivas.................................................................................................................................. 26 
3.4.4 Geométricas............................................................................................................................... 26 
3.4.5 Econômicas................................................................................................................................ 27 
3.5 Tipos de sapatas ............................................................................................................................... 27 
3.5.1 Sapatas isoladas........................................................................................................................ 27 
3.5.1.1 Sem interferências.................................................................................................................. 27 
3.5.1.2 Com interferência ................................................................................................................... 28 
3.5.2 Sapatas para pilares associados ............................................................................................... 28 
3.5.2.1 Pilares com cargas iguais ...................................................................................................... 30 
3.5.2.2 Pilares com cargas diferentes ................................................................................................ 30 
3.5.3 Sapatas para pilares de divisa................................................................................................... 32 
3.6 Roteiro de trabalho............................................................................................................................ 34 
3.6.1 Regras gerais............................................................................................................................. 34 
3.6.2 Sapatas isoladas........................................................................................................................ 34 
3.6.2.1 Sem interferências.................................................................................................................. 34 
3.6.2.2 Com interferências ................................................................................................................. 34 
3.6.3 Sapatas para pilares associados ............................................................................................... 35 
3.6.3.1 Pilares com cargas iguais ...................................................................................................... 35 
3.6.3.2 Pilares com cargas diferentes ................................................................................................ 35 
3.6.4 Sapatas para pilares de divisa................................................................................................... 36 
3.6.4.1 Sapata da divisa ..................................................................................................................... 36 
3.6.4.2 Sapata do pilar central ........................................................................................................... 36 
3.7 Problemas ......................................................................................................................................... 36 
4. Projeto geométrico de fundações sobre tubulões................................................. 49 
4.1 Notação e definições......................................................................................................................... 49 
4.2 Objetivo ............................................................................................................................................. 50 
4.3 Pré-requisitos .................................................................................................................................... 50 
4.3.1 Estrutura..................................................................................................................................... 50 
4.3.2 Sub-solo ..................................................................................................................................... 50 
4.4 Condicionantes.................................................................................................................................. 50 
4.4.1 SEGURANÇA ............................................................................................................................ 50 
4.4.2 Axialidade................................................................................................................................... 51 
4.4.3 Executivas.................................................................................................................................. 52 
4.4.4 Geométricas............................................................................................................................... 52 
4.4.5 Econômicas................................................................................................................................ 53 
4.5 Tipos de tubulões .............................................................................................................................. 53 
4.5.1 Tubulões isolados ...................................................................................................................... 53 
4.5.1.1 Sem interferências.................................................................................................................. 53 
4.5.1.2 Com interferências ................................................................................................................. 54 
4.5.2 Tubulões para pilares associados ............................................................................................. 54 
4.5.3 Tubulões para pilares de divisa ................................................................................................. 56 
4.6 Roteiro de trabalho............................................................................................................................ 57 
4.6.1 Regras gerais............................................................................................................................. 57 
4.6.2 Tubulões isolados ...................................................................................................................... 57 
4.6.2.1 Sem interferências.................................................................................................................. 57 
4.6.2.2 Com interferências ................................................................................................................. 57 
4.6.3 Tubulões para pilares associados ............................................................................................. 58 
4.6.4 Tubulões para pilares de divisa ................................................................................................. 58 
4.6.4.1 Tubulão da divisa ................................................................................................................... 58 
4.6.4.2 Tubulão do pilar central.......................................................................................................... 59 
4.7 Problemas ......................................................................................................................................... 59 
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5. Projeto geométrico de fundações sobre estacas ...................................................66 
5.1 Notação e definições .........................................................................................................................665.2 Objetivo ..............................................................................................................................................66 
5.3 Pré-requisitos .....................................................................................................................................66 
5.3.1 Estrutura .....................................................................................................................................66 
5.3.2 Sub-solo......................................................................................................................................66 
5.4 Condicionantes ..................................................................................................................................67 
5.4.1 SEGURANÇA .............................................................................................................................67 
5.4.2 Axialidade ...................................................................................................................................67 
5.4.3 Executivas...................................................................................................................................67 
5.4.4 Geométricas................................................................................................................................67 
5.4.5 Econômicas ................................................................................................................................69 
5.5 Blocos típicos .....................................................................................................................................69 
5.5.1 Blocos para pilares de divisa ......................................................................................................69 
5.5.2 Blocos usuais para pilares centrais ............................................................................................70 
5.5.3 Blocos alternativos para pilares centrais ....................................................................................70 
5.6 Roteiro de trabalho ............................................................................................................................70 
5.6.1 Pilares isolados...........................................................................................................................70 
5.6.1.1 Dimensionamento: ..................................................................................................................70 
5.6.1.2 Locação:..................................................................................................................................70 
5.6.2 Pilares associados......................................................................................................................71 
5.6.2.1 Dimensionamento: ..................................................................................................................71 
5.6.2.2 Locação do centro de forças dos pilares. ...............................................................................71 
5.6.2.3 Locação:..................................................................................................................................71 
5.6.3 Pilares alavancados....................................................................................................................71 
5.6.3.1 Esquema estático....................................................................................................................71 
5.6.3.2 Determinação da excentricidade: ...........................................................................................72 
5.6.3.3 Determinação das cargas nas fundações:..............................................................................72 
5.6.3.4 Dimensionamento: ..................................................................................................................72 
5.6.3.5 Locação:..................................................................................................................................72 
5.7 Problemas ..........................................................................................................................................72 
6. Capacidade de carga de fundações diretas ............................................................78 
6.1 Notação e definições .........................................................................................................................78 
6.2 Métodos de cálculo ............................................................................................................................79 
6.3 Métodos de cálculo ............................................................................................................................79 
6.3.1 Método teórico de Terzaghi (1943) ............................................................................................79 
6.3.1.1 Para solos com ruptura geral ..................................................................................................79 
6.3.1.2 Para solos com ruptura local...................................................................................................79 
6.3.1.3 Fatores de capacidade de carga e fatores de forma ..............................................................79 
6.3.1.4 Tensão admissível ..................................................................................................................80 
6.3.2 Método teórico de Skempton (1951) ..........................................................................................80 
6.3.2.1 Fatores de capacidade de carga ............................................................................................80 
6.3.2.2 Tensão admissível ..................................................................................................................80 
6.3.3 A partir de curvas carga-recalque (provas de carga) .................................................................80 
6.3.4 Métodos empíricos .....................................................................................................................81 
6.3.4.1 A partir de sondagens SPT.....................................................................................................81 
6.4 Problemas ..........................................................................................................................................81 
 
 
 
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1. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 
1.1 Objetivos 
• Determinar a geometria tridimensional de todas as camadas presentes até a 
profundidade que será permanente ou temporariamente afetada pela execução da 
obra; 
• Identificar o material constituinte de cada camada (tipo de solo, consistência ou 
compacidade, cor); 
• Detectar a presença e a posição de lençóis freáticos; 
• Identificar aspectos e feições que requeiram investigação mais detalhada. 
• A profundidade a ser atingida pela investigação depende não só do tipo e do porte 
da obra, mas também dos solos e lençóis freáticos presentes. 
1.2 Principais tipos de sondagens e ensaios “in situ” 
1.2.1 SPT: “Standard Penetration Test” 
Um amostrador é cravado por percussão com energia padronizada; a contagem do 
número de golpes necessários à introdução de um certo comprimento do amostrador 
fornece um “Índice de Resistência à Penetração”, que pode ser correlacionado com 
diversas propriedades dos solos (resistência, deformabilidade, permeabilidade). O ensaio 
permite a extração de amostras e a detecção do nível d’água. Está normalizado pela NBR 
6484, e é analisado em detalhes no item 3. 
1.2.2 SPT-T: SPT com medição do torque 
Ensaio idêntico ao SPT, no qual se faz a medição do torque necessário para 
provocar uma rotação do amostrador depoisde sua cravação. Esse dado adicional pode 
ser correlacionado com diversas propriedades do solo. 
 
1.2.3 Outros tipos 
PMT (Ensaio Pressiométrico): ensaio sofisticado que consiste na expansão de uma bolsa 
instalada em uma perfuração do terreno. Permite a obtenção de dados sobre o estado 
de tensões natural (pressões horizontais e verticais), a resistência e a deformabilidade 
do solo ensaiado. 
DMT (Ensaio Dilatométrico): Crava-se no solo uma lâmina que contém uma membrana; 
medindo-se a pressão necessária para impor à membrana uma certa dilatação, pode-
se obter dados sobre a deformabilidade do solo. 
Sondagens rotativas: permitem a perfuração de materiais rochosos. 
Investigações geofísicas (método sísmico de refração, método sísmico de reflexão, 
resistividade elétrica): permitem a identificação da geometria das camadas, mas não 
de sua composição. 
1.3 Sondagens SPT 
1.3.1 Equipamento 
Tripé com roldanas e cordas; 
Martelo de cravação (65 kgf) e cabeça de cravação; 
Amostrador padrão (φexterno = 51 mm, φinterno = 35 mm); 
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Trado cavadeira e trado espiral; 
Tubos de ferro galvanizado: hastes (25 mm) e revestimento do furo (64 mm); 
Bomba d’água, reservatório, ferramenta de lavagem (bico). 
 
 
 
Cravação da haste com amostrador Detalhe da cravação Trado cavadeira Trado espiral 
 
Martelo 
Revestimento 
Amostrador 
Haste 
 
 
45
30
15
0 
75
Martelo
H
as
te
 
 
Fig. 3: Equipamento para sondagem SPT 
1.3.2 Procedimento 
1.3.1) Escavação com trado cavadeira até 1,0 m de profundidade. 
1.3.2) Instalação do primeiro metro de revestimento, com a “bica” (T) na extremidade 
superior. 
1.3.3) Ensaio de penetração dinâmica e extração de amostra. 
1.3.4) Introdução da composição (amostrador, haste e cabeça de cravação) no furo; o 
amostrador fica apoiado no fundo. 
1.3.5) Marcação de três segmentos de 15 cm cada na haste da composição. 
1.3.6) Marcação 75 cm (altura de queda) na haste-guia do martelo. 
1.3.7) Apóia-se o martelo sobre a cabeça de cravação 
1.3.8) Cravação do primeiro segmento de 15 cm; anotação do número de golpes. 
1.3.9) Cravação do segundo segmento de 15 cm; anotação do número de golpes. 
1.3.10) Cravação do último segmento de 15 cm; anotação do número de golpes. 
1.3.11) Extração do amostrador. 
1.3.12) Abertura do amostrador; recolhimento, identificação e embalagem de amostra. 
1.3.13) Prosseguimento da escavação até o próximo metro redondo. 
Os passos 3.3.3 e 3.3.4 se repetem alternadamente até o final da sondagem. 
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1.3.3 Amostragem 
Sempre que a perfuração atinge uma nova camada de solo, registra-se no relatório 
de campo a profundidade e recolhe-se uma amostra da nova camada. A cada metro de 
profundidade coleta-se uma amostra com o amostrador. Assim, é feita pelo menos uma 
amostra a cada metro de profundidade (camadas espessas) e no mínimo uma 
amostragem de cada camada (camadas pouco espessas). 
As amostras são recolhidas não só com o amostrador, mas também da ferramenta 
de escavação (trado) ou da bica (escavação por circulação de água). 
As amostras recolhidas são embaladas em frascos plásticos, que recebem 
etiquetas de identificação e são remetidos ao laboratório da firma. No relatório de campo 
deve ser feito o registro de cada amostra, com a identificação tátil-visual do solo. No 
laboratório cada amostra será analisada por um técnico, que fará uma identificação tátil-
visual mais acurada. 
1.3.4 Revestimento 
O primeiro metro da sondagem é sempre revestido, e o topo do tubo de 
revestimento serve de referência para a medição da profundidade do fundo do furo e para 
a marcação dos três segmentos de 15 cm na haste da composição. 
Se as paredes do furo forem estáveis, não há necessidade de revestimento. 
Entretanto, ao perceber que o furo se fecha ou que suas paredes desbarrancam, o 
sondador deverá cravar tubos de revestimento até a profundidade necessária. 
1.3.5 Escavação 
Até a profundidade do lençol freático, a escavação entre dois ensaios de 
penetração consecutivos tem que ser feita com o trado cavadeira ou o trado espiral. 
Depois de atingido o lençol freático, a escavação pode ser feita por circulação de água 
(lavagem). A água é introduzida sob pressão na haste, em cuja extremidade inferior se 
conecta a ferramenta de lavagem (bico); saindo do bico sob pressão, a água ajuda a 
desagregar o solo, e, ao ascender pelo espaço entre a haste e as paredes do furo (ou o 
revestimento), transporta o material escavado para a superfície do terreno. O bico, com o 
qual se fazem movimentos sucessivos para cima e para baixo e rotacionais, funciona 
também como trépano. Ao atingir a superfície, a água cai pela bica num reservatório, de 
onde é novamente bombeada para a haste. O solo escavado se deposita no reservatório. 
1.3.6 Lençol freático 
Assim que perceba haver atingido o lençol freático, o sondador registra a 
profundidade no relatório de campo. Novas medições da profundidade do nível d’água 
são feitas com o pio elétrico logo após o fim da sondagem. Faz-se então o esgotamento 
do furo e, após um intervalo de pelo menos 12 horas, nova leitura da profundidade do NA. 
1.3.7 Relatório de sondagem 
O relatório de sondagem pode ser apresentado na forma de perfis individuais (um 
para cada sondagem) ou como um perfil único, no qual aparecem todas as sondagens 
(nesse caso, as posições presumíveis das fronteiras entre camadas são interpoladas). 
O relatório deve conter informações sobre: 
• todas as camadas interceptadas, com identificação tátil-visual do solo 
constituinte de cada uma; 
• a posição de todas as fronteiras entre camadas; 
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• a profundidade do NA e data de sua detecção; 
• valores do índice de resistência à penetração; 
• a cota do terreno em cada ponto de sondagem em relação a um RN imutável e 
facilmente identificável (guia da sarjeta, por exemplo); 
• emprego de revestimento; 
• escavação por circulação de água. 
1.3.8 Cálculo do Índice de Resistência à Penetração (N) 
O Índice de Resistência à Penetração (N) é a soma do número de golpes 
necessários para a cravação do segundo e do último segmentos de 15 cm do amostrador 
padrão. 
1.3.9 Consistência e compacidade 
Compacidade de 
areias e siltes arenosos 
Consistência de 
argilas e siltes argilosos 
N Denominação N Denominação 
≤ 4 fofa < 2 muito mole 
5 a 8 pouco compacta 2 a 5 mole 
9 a 18 medianamente compacta 6 a 10 média 
19 a 41 compacta 11 a 19 rija 
> 41 muito compacta >19 dura 
1.4 Problemas 
1.1) A partir do relatório de campo de uma sondagem SPT fornecido abaixo, pede-se: 
a) Calcule o Índice de Resistência à Penetração (N) de cada ensaio; 
b) Determine a denominação dos solos presentes quanto à consistência ou à 
compacidade. 
 
Profundida
de Solo Ensaio N Denominação 
1,0 aterro de argila silto arenosa, marrom e cinza 80
1 
2,0 aterro de argila silto arenosa, marrom e cinza 15
1 
15
2 
15
2 
3,0 argila siltosa, com detritos vegetais, cinza escuro 15
1 
15
1 
15
1 
4,0 silte arenoso, roxo e amarelo 
15
1 
15
1 
15
2 
5,0 silte arenoso, roxo e amarelo 
15
1 
15
4 
15
5 
6,0 silte arenoso, roxo e amarelo 
15
4 
15
5 
15
6 
7,0 silte arenoso, roxo e amarelo 
15
4 
15
6 
15
6 
8,0 silte arenoso, roxo e amarelo 
15
4 
15
5 
15
7 
9,0 silte arenoso, roxo e amarelo 15
4 
15
5 
15
8 
10,0 silte arenoso, roxoe amarelo 15
5 
15
7 
15
10 
11,0 areia siltosa com pedregulho, cinza 15
9 
15
13 
15
19 
12,0 areia siltosa com pedregulho, cinza 15
9 
15
13 
15
18 
13,0 areia siltosa com pedregulho, cinza 12
50 
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1.2) Com base nos resultados do problema anterior, e sabendo que se detectou um 
lençol freático a 8,70 m de profundidade, pede-se: 
a) Desenhe o perfil de sondagem; 
b) Determine o valor médio de N para cada camada. 
1.3) Num terreno em zona urbana, cuja planta aparece abaixo, foram executadas as 
três sondagens ali indicadas. Desenhe o perfil do subsolo desse terreno a partir dos 
relatórios de campo fornecidos a seguir. 
110
RN
R
ua
S1
S2
S3
1188336
72
76
8
 
 
S1 S2 S3 
 Cota: +102,30 m Cota: +101,23 m Cota: +102,66 m 
z [m] N Solo z [m] N Solo z [m] N Solo 
0,0 aterro de argila arenosa, com 
matéria orgânica, variegada 
0,0 aterro de argila arenosa, com 
matéria orgânica, variegada 
0,0 aterro de argila arenosa, com 
matéria orgânica, variegada 
0,6 argila orgânica cinza escura 
e preta 
0,5 argila orgânica cinza escura 
e preta 
0,5 argila orgânica cinza escura 
e preta 
1,0 1/80 1,0 1/83 1,0 1 
2,0 1 2,0 2 2,0 1 
2,8 areia fina argilosa cinza e amarela 2,5 areia fina argilosa cinza e amarela 3,0 1 
3,0 14 3,0 16 3,6 areia fina argilosa cinza e amarela 
4,0 17 4,0 19 4,0 19 
5,0 21 5,0 23 5,0 20 
6,0 18 6,0 22 6,0 24 
6,8 NA: 20/09/1999 7,0 19 7,0 19 
7,0 19 7,1 NA: 21/09/1999 7,5 NA: 19/09/1999 
8,0 25 8,0 24 7,9 silte arenoso roxo 
8,8 silte arenoso roxo 8,8 silte arenoso roxo 8,0 10 
9,0 13 9,0 18 9,0 10 
10,0 17 10,0 16 10,0 13 
11,0 16 11,0 19 11,0 14 
12,0 18 12,0 15 12,0 12 
13,0 18 13,0 18 13,0 21 com pedregulhos 
 
 
 
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Fundamentos de Geotecnia II 
2. TIPOS DE FUNDAÇÕES 
Fundação é a estrutura ou elemento estrutural que transfere o carregamento da 
superestrutura para o solo. 
2.1 Classificação das fundações 
Dependendo de sua geometria e do método executivo, distinguem-se os blocos e 
alicerces, as sapatas, os tubulões e as estacas. Além disso, as fundações podem ser 
classificadas quanto à profundidade que atingem e quanto à maneira como transferem 
carga ao solo. 
2.1.1 Quanto à profundidade 
Podem ser rasas ou profundas. Consideram-se rasas as fundações assentadas a 
pouca profundidade, para cuja execução não são necessárias escavações complicadas. 
2.1.2 Quanto à transferência de carga 
B 
L 
P
σP 
τS 
Indireta
L 
P 
Direta 
B 
σS 
 
Fig. 1: Diretas e indiretas. 
Podem ser diretas ou indiretas. As diretas 
transferem carga por simples compressão do solo de 
apoio (σs), enquanto as indiretas, além de comprimirem 
o solo sob sua base ou ponta (σp), transferem carga ao 
solo também por atrito ao longo de seu fuste (atrito 
lateral, τs). A distinção entre as fundações diretas e as 
indiretas se faz através da relação entre seu 
comprimento (L) e sua menor dimensão em planta (B): 
⎩⎨
⎧
>
<
indireta:10
direta:5
B
L 
As fundações diretas podem ser rasas (sapatas) 
ou profundas (tubulões); as indiretas são sempre 
profundas (tubulões e estacas). 
 
 
2.2 Blocos e alicerces 
 
α 
 
Fig. 2: Bloco. 
• Tipo de fundação muito usado desde a antiguidade, 
praticamente caiu em desuso após o advento do concreto 
armado. 
• São fundações diretas rasas. 
• Os blocos apóiam pilares, enquanto os alicerces apóiam 
paredes e muros. 
• Podem ser de concreto simples ou ciclópico, ou de alvenaria 
de tijolos ou de pedras, argamassadas ou não. 
 
 
• Têm formato de tronco de pirâmide ou de cone, escalonado ou não. 
• Por não serem armados, têm que ser rígidos à flexão, o que se garante através de um 
ângulo de arranque (α) de pelo menos 60º. 
2.3 Sapatas 
• São fundações diretas rasas. 
• Sapata corrida: apóia um muro ou uma parede (carga linear), ou uma série de pilares 
alinhados (cargas pontuais). 
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• Sapata isolada: apóia um único pilar. 
• Sapata associada: apóia dois ou mais pilares solidarizados por uma viga de rigidez. 
• Radier: é um único, grande elemento de fundação para todos os pilares da obra. 
 
Corrida Isolada Associada 
Viga de rigidez 
Radier 
Fig. 3: Tipos de sapatas. 
2.4 Tubulões 
Pilar
Bloco
Fuste
Base
 
Fig. 4: Tubulão. 
• São fundações profundas. 
• Podem ser diretas ou indiretas, dependendo da relação L/B 
(neste caso, B é o diâmetro da base). 
• Podem ter base alargada ou não. 
• O fuste pode ser integralmente armado para absorver 
esforços horizontais e momentos. 
• Fustes de tubulões solicitados à compressão simples levam 
apenas uma armadura de ligação, em seu trecho superior. 
• O fuste é encabeçado por um bloco, no qual se faz a 
transição da seção e da armação entre o fuste e o pilar. 
• A base não pode ser armada e, por isso, deve ser rígida à 
flexão, com ângulo de arranque (α) de pelo menos 60º. 
 
 
 
Campânula 
 
 
Cachimbo 
de entrada 
 
 
 
 
 
 
 
NA
 Cachimbo 
 de saída 
 
 
 
 
 
Tubo de aço 
 
 
 
Camisa de 
concreto 
 
2.4.1 Tubulões a céu aberto 
• A escavação do fuste pode ser manual ou 
mecânica; a escavação da base tem que ser 
manual. 
• A escavação do fuste pode ser total ou 
parcialmente revestida com camisa metálica 
ou anéis de concreto pré-moldado, quando 
atravessar aterros ou camadas de solo 
instável (areias puras, por exemplo). 
• Quando não for revestido, o tubulão é uma 
solução muito econômica. 
• A escavação não pode atingir o lençol 
freático. 
2.4.2 Tubulões a ar comprimido 
• O ar comprimido possibilita a escavação 
abaixo do lençol freático e mesmo sob 
lâmina d’água (rios e lagos), limitada a 30 m 
abaixo do nível d’água. 
 
Fig. 5: Tubulão a ar comprimido. 
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• A pressão do ar comprimido tem que ser suficiente para equilibrar a pressão da água 
no nível mais baixo da escavação. 
• O sistema tem que ser estanque para evitar a saída de ar comprimido e a entrada de 
água. 
• Aberturas da câmara hiperbárica e dos cachimbos são feitas através da operação de 
comportas para evitar a queda da pressão do ar. 
• O fuste é totalmente revestido por camisa de concreto armado ou de aço. 
2.5 Estacas 
• São fundações indiretas profundas. 
• Podem ser: 
− Cravadas ou escavadas; 
− De deslocamento ou de substituição; 
− Pré-moldadas ou moldadas in loco. 
2.5.1 Características gerais dos tipos de estacas 
2.5.1.1 Estacas cravadas 
• A cravação pode ser feita à percussão (por martelo de gravidade ou diesel), por 
vibração (martelo vibratório) ou por prensagem (macacos hidráulicos). 
Torre
Martelo
Capacete
Motor
Guincho Roletes
Estaca
Fig. 6: Bate-estaca. 
• Martelos de gravidade: peso entre 5 e 50 MN; os golpes 
são aplicados por queda livre, à razão de cerca de 10 
golpes por minuto. 
• Martelos diesel: peso entre 25 e 35 MN; subida por 
explosão diesel, com 40 golpes por minuto (simples efeito) 
ou 150 golpes por minuto (duplo efeito). 
• Em geral, a cravação de uma estaca termina quando ela 
“dá nega”. Diz-se que umaestaca “deu nega” quando, em 
um certo número (tipicamente 3) de séries consecutivas de 
10 golpes do martelo, nenhuma delas provoca penetração 
da estaca superior a alguns milímetros (tipicamente 20). 
• As estacas cravadas são estacas de deslocamento; em 
geral, são pré-moldadas, mas há estacas cravadas 
moldadas in loco (estacas Franki). 
2.5.1.2 Estacas escavadas 
• São executadas através da concretagem (estacas moldadas in loco) de uma 
escavação feita previamente (estacas de substituição). 
• A escavação pode ser feita por: - Sondas a percussão 
 - Sondas rotativas 
 - Trados mecânicos 
 - Clam-shell hidráulico ou mecânico 
 - Haste giratória com caçamba 
 - Hélice contínua 
 - Entubadeiras 
• A sustentação da escavação pode ser: - com revestimento · perdido 
 · recuperado 
 - sem revestimento · com lama estabilizante
 · sem lama estabilizante
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2.5.1.3 Estacas de deslocamento e de substituição 
• Este aspecto da execução de uma estaca é fundamental na determinação de seu 
comportamento carga-recalque. 
• Estacas de deslocamento são introduzidas no terreno sem remoção prévia do solo, 
provocando o deslocamento de partículas sólidas, que desocupam o espaço onde se 
introduz o corpo da estaca e passam a se alojar nos poros do solo a ela circunvizinho 
e subjacente; sua execução provoca uma densificação do solo que estará em contato 
imediato com a estaca, tornando-o mais resistente e menos compressível. 
• As estacas de substituição são instaladas em espaços de onde o solo foi previamente 
removido (escavação); o solo vizinho à estaca sofre um desconfinamento que provoca 
aumento de sua porosidade, diminuindo sua resistência e aumentando sua 
compressibilidade. 
• Embora o comportamento carga-recalque das estacas dependa de muitos outros 
fatores e seja muito complexo, pode-se afirmar que, se duas estacas de geometria 
idêntica forem instaladas no mesmo terreno, sendo uma de deslocamento e outra de 
substituição, a primeira deverá apresentar capacidade de carga superior e, sob a 
mesma carga, recalque menor que a de substituição. 
2.5.1.4 Estacas pré-moldadas e moldadas in loco 
• Estacas pré-moldadas são elementos pré-fabricados que se introduz no terreno; 
podem ser de madeira, de concreto armado ou protendido, ou de aço; normalmente 
são cravadas e de deslocamento, mas também podem ser instaladas em pré-furos. 
• Estacas moldadas in loco são de concreto (armado ou não); em geral são escavadas e 
de substituição, mas há também estacas moldadas in loco que são cravadas e de des- 
Bloco
Cota de arrasamento
Lastro de concreto magro
Estaca
5 
5 
Fig. 7: Cota de arrasamento. 
locamento (estacas Franki). A maioria das 
estacas moldadas in loco pode ser concretada 
apenas em seu trecho útil (abaixo da cota de 
arrasamento), evitando desperdício de 
material. A cota de arrasamento corresponde 
ao topo da estaca e fica alguns centímetros 
acima do fundo do bloco. 
 
2.5.2 Estacas de deslocamento 
2.5.2.1 De madeira 
• São usadas principalmente em obras provisórias. 
• Sua durabilidade é duvidosa. 
• É comum o uso de eucalipto. 
• Deve-se usar troncos retilíneos e evitar árvores com defeitos, nós grandes e 
apodrecidos. 
• O topo da estaca é sempre a extremidade de maior diâmetro. 
• O comprimento em geral não passa de 10 metros. 
• As emendas podem ser feitas com anel metálico, por sembladura (encaixe com pino 
de aço) ou talas. 
• Diâmetros mínimos: topo 25 cm e ponta 15 cm. 
• O topo deve ser protegido durante a cravaão. 
• Em obras definitivas as estacas devem resultar total e permanentemente imersas 
abaixo do N. A.. 
• Em águas livres, as estacas precisam ser protegidas contra o ataque de fungos e 
bactérias. 
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• Em obras marinhas definitivas, as estacas de madeira não podem ser usadas sem 
tratamento, pois os fungos marinhos atacam mesmo abaixo do N. A.. 
• O rebaixamento do lençol freático nos grandes centros urbanos, devido à 
impermeabilização da superfície, tem provocado a necessidade de reforço de muitas 
fundações antigas, executadas sobre estacas de madeira. 
• Cravação: em geral, é feita por martelo de queda livre, com a maior relação possível 
entre os pesos do martelo e da estaca (no mínimo 1,0). 
• Dimensionamento: - Depende do tipo de madeira; 
- Tensão nominal de trabalho da ordem de 4 MPa (40 kgf/cm2).
 
Vantagens Desvantagens 
• Muito econômicas; 
• Fácil cravação e fácil 
transporte; 
• Boa duração para obras 
provisórias (máximo 5 anos); 
• Fácil corte e emenda. 
• Ataques por fungos acima do A. A., ou em 
obras marítimas, ou em águas livres; 
• O tratamento é oneroso, de eficácia 
duvidosa, e só é aceito para obras 
provisórias; 
• Só resistem a pequenas cargas. 
2.5.2.2 De concreto 
 
• Podem ser fabricadas na própria obra ou industrializadas. 
• Podem ser de concreto armado e vibrado ou centrifugado, 
ou de concreto protendido. 
• Podem ser maciças ou vazadas. 
• Suas seções podem ser circulares, sextavadas, oitavadas, 
quadradas ou em estrela. 
• Podem ser emendadas por luva metálica ou por solda elé-
trica de extremidades previamente preparadas com anéis 
metálicos. 
• É costume buscar seção que aumente a área de contato 
com o solo, obtendo-se perímetro elevado para área redu- Fig. 8: Anel de emenda.
zida da seção transversal, reduzindo o custo e aumentando a capacidade de 
transferência de carga para o solo. 
• Armaduras: - São reforçadas junto ao topo e à ponta para suportar os esforços da 
cravação; 
- São dimensionadas para os esforços causados pelo levantamento da 
peça no estaleiro e na obra; 
- São dimensionadas, também, para suportar os esforços de tração 
causados pela propagação de ondas de choque durante a cravação; 
- São instalados ganchos para que o levantamento respeite as 
condições de cálculo. 
• Cravação: - Em geral são cravadas à percussão, por martelos de queda livre, mas 
podem também ser cravadas por martelos diesel ou vibratórios, ou por 
prensagem; 
- Martelos de queda livre, nos casos de estacas para até 1000 kN (100 tf), 
devem apresentar a maior relação possível entre os pesos do martelo e 
da estaca (no mínimo 0,7), e seu peso não deve ser inferior a 15 kN (1,5 
tf); com isso se pretende conduzir a estaca até a profundidade prevista 
sem danificá-la, o que tem sido obtido, em geral, usando martelos bem 
pesados e pequenas alturas de queda; 
- Para estacas com capacidade superior a 1000 kN (100 tf) é conveniente 
que a escolha do equipamento de cravação seja controlada ayravés de 
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provas de carga; 
- A conclusão da cravação deve ser controlada com medidas de negas e 
de repiques elásticos estabelecidos em função das condições do 
estaqueamento; 
- A norma estabelece que ao menos uma em cada dez estacas tenha sua 
cravação acompanhada com a contagem do número de golpes 
necessários para a cravação de cada metro, manrendo-se constante a 
altura de queda; 
- O objetivo dessas contagens é o registro da cravação, para comparação 
com os dados das sondagens, de forma a caracterizar o “embutimento” 
da estacas em solos fortes, aspecto de grande influência na capacidade 
de carga. 
 
Vantagens Desvantagens 
• Custo bastante competitivo, que 
torna a solução muito atraente; 
• Grande durabilidade; 
• Disponibilidade no mercado de 
peças de várias dimensões de 
seção transversal, podendo 
receber cargas desde 150 kN 
até 2200 kN (15 a 220 tf); 
• Possibilidade de preparar 
previamente,com armadura 
reforçada, as estacas que 
deverão receber esforços 
transversais significativos; 
• Facilidade e confiabilidade nas 
emendas soldadas. 
• Sobras em terrenos muito heterogêneos 
representam perdas; 
• Necessidade de realizar a cravação a partir 
de um nível que seja próximo do 
arrasamento para minimizar perdas; 
• Em comparação com estacas moçdadas in 
loco, nas quais freqüentemente apenas o 
trecho superior é armado, as estacas pré-
moldadas de concreto precisam ser 
integralmente armadas, para transporte, 
manuseio, levantamento e cravação; 
• A vibração durante a cravação é de média 
a alta; 
• Exige operação de corte e preparo para 
ligação com o bloco. 
2.5.2.3 De aço 
• São usadas em obras definitivas, muitas vezes associadas à necessidade de 
contenção de escavações. 
• São perfis laminados ou soldados industrialmente, ou ainda tubos ou trilhos 
aproveitados de ferrovias. 
• São bastante onerosas, mas encontram aplicação sempre que houver um 
condicionante forte, como esforços transversais, presença de pedregulhos, camadas 
intercaladas de alta resistência, necessidade de reduzis vibrações. 
• Quando totalmente enterradas em terreno natural, independentemente da posição do 
lençol freático, dispensam tratamento especial anticorrosivo, bastando descontar no 
cálculo uma película teórica, de sacrifício, de 1,5 mm. 
• Em aterros com materiais capazes de atacar o aço, ou em trechos desenterrados, é 
obrigatória a proteção com camisa de concreto ou pintura antioxidante. 
• As emendas são feitas por solda, com uso obrigatório de talas. 
• Podem ser cravadas até grandes profundidades, inclusive até camadas rochosas, sem 
risco de quebra. 
• Em terrenos muito moles, com um substrato muito resistente, são ideais, pois reduzem 
o distúrbio da argila e atingem cargas de ponta elevadas. 
• Para ligação das estacas que trabalhem exclusivamente à compressão é suficiente 
uma penetração de 20 cm no interior do bloco de coroamento, eventualmente com 
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uma armadura de fretagem em espiral ou com uma chapa metálica soldada em seu 
topo. 
• Para estacas que trabalhem à tração é necessário soldar armadura capaz de transmitir 
esses esforços entre o bloco e a estaca. 
• Cravação: - Martelos de queda livre, nos casos de estacas para até 1000 kN (100 tf), 
devem apresentar a maior relação possível entre os pesos do martelo e 
da estaca (no mínimo 0,5), e seu peso não deve ser inferior a 10 kN (1 
tf); com isso se pretende conduzir a estaca até a profundidade prevista 
sem danificá-la, o que tem sido obtido, em geral, usando martelos bem 
pesados e pequenas alturas de queda; 
- É preciso cuidado quando se usa relação alta entre o peso do martelo e 
o da estaca, para não ocasionar excesso de cravação, além da 
profundidade necessária; 
- O uso de suplemento metálico para conduzir o topo da estaca abaixo da 
superfície do terreno é limitado a 2,5 m; 
- As emendas deverão ser executadas, obrigatoriamente, com talas 
soldadas ou parafusadas. 
• Dimensionamento: - Tensão admissível à compressão de 100 MPa (1000 kgf/cm2); 
- Quando totalmente enterradas em solo natural, deve-se 
descontar uma película de 1,5 mm por face em contato com o 
solo, exceto se a estaca tiver recebido tratamento anticorrosivo 
especial; 
- Tensão admissível à flexão de 140 MPa (1400 kgf/cm2). 
 
Tabela resumo de capacidade de carga em flexão simples 
Tipo Seção Peso [kgf/m] Momento fletor máximo admissível[kN · m (tf · m)] 
Perfil “I”-10” 37,80 56 (5,6) 
Perfil “I”-12” 60,71 103 (10,3) 
Trilho TR-25 25,00 11 (1,1) 
Trilho TR-32 32,00 17 (1,7) 
Trilho TR-45 45,00 21 (2,1) 
 
Vantagens Desvantagens 
• Resistência a esforços transversais; 
• Bom reaproveitamento de sobras por corte e emenda; 
• Fácil transporte, manuseio e cravação (não quebram); 
• Fácil corte e solda no canteiro; 
• Podem atingir grandes cargas; 
• Pouco distúrbio do terreno e pouca vibração na crava-
ção. 
• Muito onerosas; 
• Problemas de corro-
são em ambientes 
agressivos. 
2.5.2.4 Estaca Franki 
• É uma estaca cravada, de deslocamento, moldada in loco; 
• É executada com revestimento metálico recuperado; 
• Apresenta diâmetros entre 30 e 70 cm, e pode suportar cargas de 400 até 2300 kN (40 
a 230 tf); 
• Já foi empregada com muita freqüência e ainda hoje é bastante usada, mas sua 
aplicação em grandes centros urbanos é prejudicada devido às vibrações excessivas; 
• Sua característica principal é o fato de ter uma base alargade, que se produz através 
de golpes enérgicos de um pilão. 
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• Equipamento: - É bastante pesado, envolvendo um bate-estacas com base metálica, 
motor diesel, um par de guinchos e uma torre metálica; 
- O pilão é pesado, com cerca de 20 a 40 MN (2 a 4 tf); 
- O tubo metálico tem parede grossa e apresenta comprimento da 
ordem de 12 a 20 m, podendo ser emendado por encaixe para 
atingir, em casos especiais, até 30 m de profundidade; 
- O sistema de remoção do tubo metálico compreende um conjunto de 
cabos de aço e polia em talha para ampliação do esforço; 
- Além do equipamento central, acompanham também pesada para a 
produção de concreto no local e um carro para transporte de 
concreto; 
- A equipe de trabalho compreende cerca de 12 pessoas. 
 
 (a) (b) (c) (d) (e) 
NA
 
Fig. 9: Execução de uma estaca Franki. 
 
• Execução: 
(as letras 
entre 
parênteses 
se referem 
às fases 
indicadas na 
Figura 9) 
- Inicialmente o bate-estacas é posicionado no local, otubo é centrado no 
piquete de locação da estaca e perfeitamente aprumado (a); 
- No interior do tubo se lança pequena quantidade de areia e brita que, 
compactada com golpes do pilão, forma a “bucha” na extremidade 
inferior, com cerca de um metro de altura (a); 
- A bucha é introduzida no terreno através de golpes do pilão, e arrasta 
consigo, por atrito, o tubo metálico (b); 
- Sem remoção de solo (estaca de deslocamento), o tubo é introduzido 
no terreno por cravação, como as estacas pré-moldadas, mas, ao invés 
de golpear a cabeça da estaca, o pilão atua sobre a bucha na 
extremidade inferior do tubo (b); 
- A altura da bucha é controlada permanentemente, através de uma 
marca no cabo de aço, e, se necessário, ela é completada com adição 
de areia e brita; 
- Em casos especiais de solos muito coesivos, ou em locais com 
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restrições a vibrações, pode-se usar uma piteira (ferramenta de 
escavação) por dentro do tubo, sem bucha, para que o avanço do tubo 
seja feito por escavação; 
- Esse sistema mantém o tubo estanque, não permitindo a entrada de 
água; 
- Atingido o solo de apoio, prende-se o tubo e se expulsa a bucha com 
golpes do pilão (c); 
- Com a expulsão da bucha se inicia a execução da base alargada, 
usando-se concreto seco (“farofa”), com fator água-cimento entre 0,2 e 
0,3; 
- A Norma Brasileira estabelece que os últimos 150litros de concreto da 
base alargada sejam introduzidos com energia de, no mínimo, 2,5 MN · 
m, o que corresponde a 20 golpes de um pilão de 25 MN (2,5 tf) caindo 
livre de 5 metros de altura (para estacas de diâmetros superiores a 45 
cm, essa energia deve ser dobrada); 
- Concluída a base alargada, coloca-se a armadura que deve atingir o 
fundo da estaca e se inicia a concretagem do fuste, com concreto de 
baixo fator água-cimento (0,4 a 0,5), com apiloamento e retirada 
simultânea do tubo (d); 
- A extremidade inferiordo tubo jamais deve ser puxada acima do nível 
do concreto; 
- Em argilas duras saturadas é comum ocorrer o fenômeno de 
levantamento de estacas já prontas, quando da execução de estacas 
próximas, podendo ocorrer, em estacas Franki, a separação da base e 
do fuste; 
- Se ocorrerem levantamentos, pode-se fazer um pré-furo de alívio antes 
da introdução do tubo; 
- A Norma Brasileira estabelece que, em locais propícios a 
levantamentos, uma nova estaca só pode ser executada se em um raio 
de 6 vezes seu diâmetro não houver nenhuma estaca concretada a 
menos de 24 horas; 
- Em locais sujeitos a levantamentos, deve-se ancorar a armadura à 
base alargada; 
- A escavação por piteiragem evita o levantamento, mas aumenta o 
tempo de execução e o custo; 
- Observando-se encurtamento da armadura, deve-se considerar a 
estaca suspeita, pois pode ter havido esmagamento ou desvio da 
armadura durante a concretagem; 
- O controle final da cravação envolve dois tipos de negas: de 10 golpes 
do pilão com altura de queda de 1 m e de um golpe com altura de 
queda de 5m. 
• Dimensionamento: - No cálculo estrutural a resistência do concreto é limitada a 20 
MPa e o coeficiente de minoração deve ser de pelo menos 1,5; 
- A tensão nominal de trabalho é da ordem de 6 MPa; 
- A armadura é calculada em função dos esforços transversais; 
- Quando não houver esforços transversais, usa-se apenas uma 
armadura mínima padrão, constituída por 4 barras longitudinais 
para controle de encurtamento; 
- O aço das barras da base e dos estribos deve ser sempre CA-
25, devido aos impactos e à necessidade de soldas; 
- O consumo mínimo de cimento, no preparo do concreto, é de 
350 kgf/m3. 
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Vantagens Desvantagens 
• São próprias para cargas elevadas; 
• Sua superfície rugosa, resultante do 
apiloamento do concreto, lhe confere 
boa resistência por atrito lateral; 
• Sua base alargada amplia a 
capacidade de carga em relação a 
uma estaca pré-moldada; 
• Por ser moldada in loco, pode-se 
concretar apenas o trecho útil da 
estaca (abaixo da cota de 
arrasamento); 
• Pode receber armadura especial 
para maior resistência a esforços 
transversais. 
• As vibrações são muito intensas 
durante a execução; 
• Não deve ser usada para atravessar 
camada muito espessa de argila muito 
mole, pois corre-se o risco de 
seccionamento do fuste; 
• Em terrenos com camadas de argilas 
duras saturadas, o fenômeno do 
levantamento acarreta custos e riscos 
adicionais 
• Em casos especiais podem atingir até 
30 m de profundidade, mas em geral 
não costumam avançar além de 17 ou 
18 metros. 
2.5.3 De substituição 
2.5.3.1 Broca manual 
• É executada sem revestimento e sem lama estabilizante; 
• A perfuração é executada com trado manual, com lâminas em forma de conchas; 
• São usadas apenas em pequenas construções térreas ou pequenos muros de 
fechamento de terreno; 
• Diâmetros de 20 a 30 cm; 
• Dificilmente se consegue avançar com este tipo de perfuração por mais de 5 ou 6 
metros de profundidade, e é praticamente impossível penetrar camadas de boa 
resistência; 
• Não devem avançar abaixo do nível d´água, exceto em solos pouquíssimo 
permeáveis; 
• Capacidade de carga limitada a 50 kN (5 tf); 
• Na concretagem é bom usar funil-guia, para evitar contaminação do concreto por terra; 
• Costuma-se usar armadura de ligação com o bloco no topo da estaca (4 barras de 6,3 
mm com 1,5 m de comprimento); 
• A execução é pouco confiável, especialmente quanto à profundidade atingida, exigindo 
controle rigoroso e contínuo por pessoa de confiança. 
• Dimensionamento: - A tensão nominal de trabalho é da ordem de 1 MPa; 
- fck de pelo menos 15 MPa e coeficiente de minoração da 
resistência de 1,8. 
 
Vantagens Desvantagens 
• são muito econômicas e de fácil execução; 
• não exigem equipamento específico; 
• podem ser executadas em locais de difícil 
acesso para máquinas; 
• não causam vibrações durante a execução; 
• Por ser moldada in loco, pode-se concretar 
apenas o trecho útil da estaca (abaixo da 
cota de arrasamento). 
• Só resistem a pequenas 
cargas (no máximo 50 kN); 
• O comprimento é limitado a 5 
ou 6 m; 
• Confiabilidade quanto à 
profundidade é muito baixa; 
• Abaixo do N. A. só em solo de 
permeabilidade muito baixa. 
17 
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Fundamentos de Geotecnia II 
2.5.3.2 Trado mecânico 
• É executada sem revestimento e sem lama estabilizante; 
• A perfuração é feita por trado helicoidal acionado por motor diesel independente, 
montado sobre a carroceria de um caminhão; 
• Alguns equipamentos de pequeno porte se deslocam com o próprio motor, sem usar a 
carroceria de caminhão; 
Torre
Mesa rotativa
Motor
Trado
helicoidal
• Uma haste de aço, guiada por uma torre, leva em sua 
extremidade o trado que tem um metro de altura; 
• A perfuração pode ser feita com diâmetros entre 25 e 
70 cm, podendo atingir até 12 metros de profundidade; 
• Só podem ser usadas em solos não saturados, pois não 
há como esgotar a água e remover a lama do fundo; 
• A concretagem é realizada com lançamento direto a 
partir da superfície, usando-se um funil-guia; 
• Sua capacidade de carga pode variar entre 150 e 700 
kN (15 e 70 tf); 
• Em geral a armadura é aplicada só no topo da estaca e 
tem função de ligação com o bloco; Fig. 10: Trado mecânico. 
• Estacas com diâmetro superior a 30 cm podem ser integralmente armadas para resistir 
a esforços transversais; 
• Integralmente armadas, podem ser usadas em estruturas de contenção; 
• A Norma Brasileira admite o emprego de estacas não armadas, desde que submetidas 
à compressão simples e que a tensão de trabalho não supere os 5 MPa; 
• Para ligação com o bloco de coroamento é indispensável o desbaratamento do trecho 
superior, para remoção do concreto superficial, contaminado com terra e de má 
qualidade. 
• Dimensionamento: - A tensão nominal de trabalho é da ordem de 4 MPa; 
- Para esforços transversais, calcular a armadura conforme 
critérios de flexo-compressão ou flexo-tração; 
- Como o concreto é lançado a partir da superfície do terreno, a 
Norma Brasileira limita o valor do fck do concreto a 14 MPa, 
para efeito de cálculo estrutural. 
 
Vantagens Desvantagens 
• São muito econômicas e de fácil 
execução; 
• A velocidade de perfuração é muito alta 
(da ordem de 10 metros em 20 
minutos); 
• A produção, assim, é muito boa; 
• Não causam vibrações durante a 
execução; 
• Por ser moldada in loco, pode-se 
concretar apenas o trecho útil da estaca 
(abaixo da cota de arrasamento); 
• Podem ser convenientemente armadas 
para resistir esforços transversais 
expressivos. 
• O terreno deve ser plano para 
permitir o acesso e a 
movimentação do caminhão ou do 
equipamento; 
• São antieconômicas para cargas 
maiores (diâmetros acima de 35 
cm), pois consomem muito 
concreto; 
• A profundidade atingida só pode 
ser garantida através de controle 
permanente e rigoroso, por pessoa 
de confiança; 
• Não podem ser usadas abaixo do 
N. A. 
 
18 
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1º Semestre - 2008 
2.5.3.3 Estaca Strauss 
• É uma estaca escavada, de substituição, moldada in loco; 
• É executada com revestimento metálico recuperado; 
• Apresenta diâmetros de 25 a 45 cm e pode suportar cargas entre 200 e 600 kN (20 e 
60 tf); 
• É empregada com freqüência, pois existem inúmeras empresas capazes de executá-
las, em diversas regiões do país. 
• Equipamento: - Compreende um tripé metálico para a fixação de roldana paraguia 
do cabo de aço de movimentação do sistema; 
- Sobre uma base de madeira ou de perfis metálicos, é montado um 
motor diesel ou elétrico, que aciona um guincho para movimentação 
do cabo de aço; 
- A ferramenta de escavação é uma piteira, com válvula na 
extremidade inferior e aberturas laterais diametralmente opostas 
para limpeza; 
- Um conjunto de tubos com roscas nas extremidades é usado como 
revestimento, sendo um deles (o primeiro, chamado “tubo coroa”) 
dentado na extremidade; 
- Um peso de cerca de 300 kgf em forma de pilão, denominado 
“soquete”, é usado para .socar o concreto 
• Execução: 
 
(as letras 
entre 
parênteses 
se referem 
às fases 
indicadas na 
Figura 11) 
- Inicialmente posiciona-se o tripé de maneira que o soquete, preso ao 
cabo de aço, penda sobre o piquete de locação da estaca; 
- A perfuração é iniciada com golpes do soquete, até 2,0 m de 
profundidade (a); 
- Introduz-se, então, o tubo coroa, e a escavação prossegue usando-se a 
piteira (b); 
- A piteira cai livre até o fundo, cortando o solo, que penetra pela válvula 
na extremidade inferior, a qual se fecha quando a piteira sobe, 
impedindo a saída do solo (b); 
- Usa-se água (2 latas de 18 litros a cada manobra), para facilitar o 
avanço da perfuração; 
- O revestimento é cravado em segmentos de 3,0 m, aos quais se 
rosqueia uma cabeça de cravação com dois orifícios diametralmente 
opostos, por onde se passa uma ponta de eixo que recebe os golpes da 
piteira; 
- Atingida a profundidade de projeto, faz-se uma limpeza do fundo com a 
piteira, sem adição de água, até remover toda a lama e toda a água; 
- Nesta situação, o revestimento deve ter descido até 1,0 m acima do 
fundo do furo; 
- Quando o furo não for totalmente revestido (até 1,0 m acima do fundo), 
o controle da profundidade se torna muito difícil; 
- O concreto é preparado na obra, ao lado do tripé; 
- No início da concretagem (primeiro metro da perfuração), o concreto é 
mais seco e mais apiloado; 
- A concretagem prossegue com concreto bem plástico, com fator água-
cimento superior a 0,55 e consumo de cimento de no mínimo 300 
kgf/m3, levemente apiloado a cada carrinho lançado; 
- À medida que a concretagem progride, os tubos de revestimento vão 
sendo sacados, evitando-se sempre que sua extremidade inferior suba 
acima do nível do concreto; 
- O concreto deve apresentar fck de, no mínimo, 15 MPa. 
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Fundamentos de Geotecnia II 
a b 
c d 
Fig. 11: Execução de uma estaca Strauss. 
• Dimensionamento: - No cálculo estrutural, deve-se considerar o concreto com fck de 
15 MPa e coeficiente de minoração da resistência de 1,80; 
- A tensão nominal de trabalho é da ordem de 3,5 a 4,0 MPa; 
- Normalmente a armadura é introduzida após a concretagem, só 
no topo, sem estribos, apenas para ligação com o bloco, mas, 
para estacas com diâmetro a partir de 38 cm, pode-se usar 
armadura integral, com estribos helicoidais, para resistir a 
esforços transversais, de flexão e horizontais. 
 
Vantagens Desvantagens 
• É muito econômica; 
• Por ser moldada in loco, 
pode-se concretar apenas 
o trecho útil da estaca 
(abaixo da cota de 
arrasamento); 
• Não causa vibrações 
durante a execução; 
• Pode ser usada em locais 
de difícil acesso, pois o 
equipamento é leve. 
• Só deve ser usada para cargas pequenas e 
médias (pilares de até 1500 kN ou 150 tf); 
• O controle da profundidade precisa ser rigoroso e 
permanente, feito por pessoa de confiança; 
• Não pode ser usada em areias aluvionares 
saturadas ou atravessando camadas de argilas 
moles; 
• É preciso muito cuidado para evitar o 
seccionamento da estaca por invasão de terra ou 
aderência do concreto ao revestimento, durante 
a retirada da camisa metálica, pois isso depende 
da experiência do operador e é de difícil controle. 
 
 
Tripé
Guincho
Motor
Soquete
Piteira
Revestimento
Soquete
Concreto
 
20 
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1º Semestre - 2008 
2.5.3.4 Estaca escavada com lama bentonítica (barrete ou circular) 
• É uma estaca escavada, de substituição, moldada in loco; 
• É executada sem revestimento, sendo a estabilização do furo assegurada por lama 
tixotrópica; 
• As circulares apresentam diâmetros de 70 a 180 cm e podem suportar cargas entre 
1.500 e 10.000 kN (150 e 1.000 tf); 
• As retangulares (barretes) têm lado de 150 ou 250 cm e espessura de 40 a 130 cm, e 
suportam cargas de 2.400 a 13.000 kN (240 a 1.300 tf); 
• A escavação de estacas circulares pode, com emprego de ferramenta adequada, 
penetrar o substrato rochoso; 
• Exceto em estacas com ponta em rocha, considera-se que a transferência de carga 
para o solo seja predominantemente por atrito lateral. 
 
Tanque
Lama 
Clam Shell ou caçamba
Tremonha Armação
(a) (b) (c)
Fig. 12: Execução de uma estaca com lama bentonítica. 
 
• Equipamento: - É bastante pesado, ocupa muito espaço e tem custo de instalação 
elevado; 
- A escavação das estacas circulares é feita através de uma caçamba, 
enquanto as barretes são escavadas por um “clam-shell”; 
- Envolve pelo menos um guindaste sobre esteiras, com lança 
treliçada extensa e uma plataforma rotativa, que aciona uma haste 
“Kelly” (no caso das estacas circulares), ou um conjunto de cabos 
que acionam o “clam-shell” (para as estacas barretes); 
- Nas estacas circulares, é possível exercer, além do torque, um 
esforço vertical para baixo (“pull down”) sobre a caçamba; 
- São necessários tanques para armazenamento de água, e para o 
preparo e armazenamento da lama bentonítica; 
- São usadas bombas submersíveis potentes, para circulação da lama 
no interior do furo; 
- Na superfície também opera bomba para o lançamento de lama no 
furo; 
- A lama bentonítica, que é uma mistura de água e argila de altíssima 
atividade coloidal, tem duas propriedades que contribuem para a 
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Fundamentos de Geotecnia II 
estabilização da escavação: 
o A T IXOT ROPIA, que é a capacidade de adquirir 
consistência gelatinosa, quando em repouso, apesar de 
se comportar como um líquido, quando em movimento; 
o A formação do CAKE, que é uma película impermeável 
junto às paredes do furo; 
- Para a concretagem se usa um conjunto de tubos (tremonha) de 20 
cm de diâmetro, que desce até o fundo da perfuração; 
- A equipe de trabalho é de cerca de 8 pessoas. 
• Execução: 
 
(as letras entre 
parênteses se 
referem às fases 
indicadas na 
Figura 12) 
- Para estacas circulares, faz-se uma perfuração inicial de 2,0 m de 
profundidade, na qual se encaixa um “tubo-guia” curto, com diâmetro 
5 cm superior ao da caçamba, centrado na posição da estaca; 
- Para estacas retangulares (barretes), é necessário construir uma 
“mureta-guia” em concreto armado, centrada na posição da estaca, 
com folga de 3 cm nas laterais e 10 cm no sentido do comprimento, 
com profundidade de 1,0 m; 
- A escavação das estacas circulares é feita com uma caçamba 
cortante acionada por uma plataforma rotativa; 
- A escavação das barretes é feita um “clam-shell”, que é uma 
ferramenta pesada, munida de duas mandíbulas; 
- À medida que se remove o solo, lança-se lama bentonítica para 
manter estáveis as paredes do furo (a); 
- O avanço da perfuração prossegue, penetrando em solos fortes, até 
a profundidade de projeto; 
- Concluída a escavação, faz-se a limpeza do fundo, com escavação 
cuidadosa, e instala-se a armadura e o tubo tremonha (b); 
- Em seguida, faz-se a descontaminação da lama (desarenação) ou 
sua substituição por circulação, sempre como furo repleto de lama; 
- Antes do início da concretagem, a qualidade da lama bentonítica é 
testada através de cinco ensaios, e deve satisfazer as seguintes 
especificações: 
o Peso específico entre 1,025 e 1,100 gf/cm3; 
o Viscosidade entre 30 e 90 segundos no funil de Marsh; 
o pH de 7 a 11; 
o Teor de areia inferior a 3%; 
o Espessura do “cake”, medida no filtro prensa, de 1 a 2 
mm; 
- A concretagem é feita pela tremonha, do fundo para o topo, com o 
tubo sempre imerso em concreto (pelo menos 1,5 m), sem 
descontinuidade de fornecimento (c); 
- O concreto deve satisfazer as seguintes especificações: 
o Consumo de cimento não inferior a 400 kgf/m3; 
o Slump entre 20 e 22 cm; 
o Preparado com brita 1; 
- O preenchimento com concreto deverá avançar 50 cm acima da cota 
de arrasamento, para que depois se remova este excesso, que fica 
contaminado por lama e terra; 
- É comum ocorrer um consumo adicional de cerca de 10% em 
relação ao volume teórico, devido às imperfeições da escavação; 
- A fase final da escavação e a concretagem devem ser 
rigorosamente controladas, para garantir a qualidade da estaca; 
- A consistência ou compacidade do solo pode ser verificada através 
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1º Semestre - 2008 
do exame tátil-visual do material escavado; 
- A desarenação da lama e a verificação de suas propriedades são 
requisitos fundamentais para a concretagem; 
- A subida do concreto na escavação deve ser controlada a cada 
caminhão betoneira descarregado, para verificação da seção 
transversal da peça. 
 
Vantagens Desvantagens 
• Suportam cargas elevadas, de forma que, 
em geral, usa-se uma só estaca para cada 
pilar, reduzindo o volume dos blocos; 
• Não produzem vibrações; 
• Podem ser usadas para atingir camadas 
abaixo do lençol freático; 
• Podem avançar em solos fortes e até 
mesmo em rocha (com equipamento 
especial); 
• Têm inércia elevada, dispensando vigas de 
travamento; 
• Podem ser fortemente armadas para resistir 
a esforços transversais e de tração; 
• Por ser moldada in loco, pode-se concretar 
apenas o trecho útil da estaca (abaixo da 
cota de arrasamento). 
• Alto custo (equipamento, 
instalação, concreto especial, 
remoção de lama, remoção de 
terra, fornecimento de água); 
• Impróprias para atravessar 
camadas espessas de argilas 
moles; 
• Exigem canteiro amplo; 
• Inadequadas para terrenos 
com lençol freático muito 
próximo à superfície, pois, para 
garantir a estabilidade do furo, 
a coluna de lama bentonítica 
deve estar sempre pelo menos 
3 metros acima do N. A. 
2.5.3.5 Estacas hélice contínua 
• É uma estaca escavada, de substituição, moldada in loco; 
• É executada sem revestimento, sendo a estabilidade do furo assegurada pelo 
concreto, que é introduzido ao mesmo tempo em que se remove o solo; 
• As circulares apresentam diâmetros de 40 a 70 cm e podem suportar cargas entre 500 
e 1.500 kN (50 e 150 tf); 
• Considera-se que a transferência de carga para o solo seja predominantemente por 
atrito lateral. 
• Equipamento: - É bastante pesado, ocupa muito espaço e tem custo de instalação 
elevado; 
- Envolve um guindaste sobre esteiras, com torre alta, que suporta a 
hélice sobre guias laterais por onde corre a mesa rotativa de 
acionamento hidráulico; 
- Os equipamentos em uso no Brasil permitem atingir profundidade 
de, no máximo, 24 metros; 
- A equipe de trabalho é de cerca de 5 pessoas. 
• Execução: 
 
(as letras 
entre 
parênteses 
se referem 
às fases 
indicadas na 
Figura 13) 
- Posicionado o equipamento no ponto e verificada a verticalidade da 
haste, inicia-se a perfuração com movimento rotativo, alto torque e 
esforço axial para baixo, cortando o terreno com o trecho inicial da 
ferramenta helicoidal, que possui, na extremidade inferior, dentes de 
aço de alta resistência; 
- A haste da hélice é oca, para posterior aplicação do concreto, e sua 
extremidade inferior é vedada por uma tampa; 
- O avanço da ferramenta é sempre inferior a um passo por giro; 
- Atingida a profundidade de projeto e penetrando em solos de 
resistência elevada, sem a remoção da hélice, inicia-se a aplicação de 
23 
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Fundamentos de Geotecnia II 
concreto, que é bombeado pelo tubo central, expulsando a tampa da 
extremidade inferior; 
- À medida que se aplica o concreto sob pressão, a hélice é extraída sem 
rotação; 
- Um transdutor de pressão, instalado no topo da haste, envia 
informações para um indicador digital na cabine, permitindo controlar a 
integridade da estaca; 
- A concretagem prossegue necessariamente até a superfície do terreno, 
não sendo possível interrompê-la na cota de arrasamento; 
- O concreto empregado é de fck não inferior a 20 MPa, é bombeável, 
deve ser preparado com agregado graúdo correspondente a brita 1, 
com consumo de cimento de pelo menos 350 kgf/m3, slump entre 22 e 
24 cm, fator água-cimento de 0,5 e aditivado com plastificante 
apropriado; 
- A armadura é constituída por barras longitudinais grossas (16 mm, no 
mínimo) e por estribos soldados de, pelo menos, 12,5 mm, e é 
introduzida após a concretagem, com o auxílio de um pilão e de 
vibradores. 
 
(a) 
 
 
(b) (c)
Fig. 13: Execução de uma estaca hélice contínua. 
• Dimensionamento: - No cálculo estrutural da peça, o fck do concreto é limitado a 20 
MPa, e o coeficiente de minoração deve ser de, no mínimo, 1,8;
- A tensão nominal de trabalho é da ordem de 3 a 4 MPa; 
- Estacas carregadas apenas à compressão simples são 
usualmente armadas somente nos 5 metros superiores; 
- Para esforços transversais, calcular a armadura conforme 
critérios de flexo-compressão ou flexo-tração. 
 
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1º Semestre - 2008 
Vantagens Desvantagens 
• São interessantes sempre que for possível usar uma 
única estaca por pilar, reduzindo o volume dos blocos; 
• Não produzem vibrações; 
• Podem ser usadas para atingir camadas abaixo do 
lençol freático; 
• Podem avançar em solos fortes, devido ao torque e ao 
esforço axial que o equipamento aplica; 
• Têm inércia elevada, dispensando vigas de travamento; 
• Podem ser fortemente armadas para resistir a esforços 
transversais e de tração. 
• Alto custo 
(equipamento, 
instalação, 
concreto especial); 
• Impróprias para 
atravessar 
camadas espessas 
de argilas moles. 
 
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3. Projeto geométrico de fundações sobre sapatas 
3.1 Notação 
Pi - Carga do pilar i 
Smín - Área mínima da sapata 
sσ - Tensão admissível no solo de apoio 
a0 - Lado da seção transversal do pilar (lado maior) 
b0 - Lado da seção transversal do pilar (lado menor) 
p0 - Um dos lados do pilar (a0 ou b0) 
A - Dimensão maior da sapata 
B - Dimensão menor da sapata 
L - Um dos lados da sapata (A ou B) 
ℓ - Distância entre os centros de dois pilares vizinhos 
xCG - Distância do CG de uma sapata ao eixo do pilar mais próximo 
yCG - Distância do CG de uma sapata ao eixo do pilar mais distante 
f - Espaço para forma (em geral 2,5 cm) 
b - Balanço 
 
3.2 Objetivo 
Determinar as dimensões em planta e a locação de sapatas para todos os pilares 
da obra. 
O dimensionamento é um problema de duas incógnitas (A e B), cuja solução 
requer duas equações. Os próximos parágrafos tratam de como obtê-las. 
 
3.3 Pré-requisitos 
3.3.1 Estrutura 
• Planta de locação e de cargas nos pilares 
3.3.2 Sub-solo 
• Materiais (solos) constituintes das camadas