Aula 5 Fundações profundas

Prévia do material em texto

Instituto de Educação Superior de 
Brasília 
Departamento de Engenharia Civil 
Construção Civil I 
Aula 6 – Fundações profundas 
Prof. Vamberto Machado 
CLASSIFICAÇÃO 
(Controlado) 
(Controlado) 
(Não - Controlado) 
(Não - Controlado) 
Fonte: Fundações_unicamp 
CLASSIFICAÇÃO 
 
 Pré-moldada 
 Estaca Madeira / Concreto / Metálica 
 Moldada in-loco 
 Franki / Raiz / Hélice 
Fundações 
Profundas Céu-aberto 
 Tubulão 
 Ar-comprimido 
 
 Caixão 
Fundação superficial x Fundação profunda 
• Estudo para escolha do tipo de fundação 
NSPT 
PROF. 
CUIDADO NSPT< 5 NÃO RECOMENDÁVEL FUNDAÇÃO SUPERFICIAL 
Fundação superficial x Fundação profunda 
• Estudo para escolha do tipo de fundação 
 
• Tipo de solo 
• Resistência do solo 
• Composição das camadas 
• Disponibilidade de materiais e equipamentos 
• Custo 
 
 
 
FUNDAÇÃO PROFUNDA TIPO ESTACA 
DEFINIÇÃO 
 Elemento de fundação profunda executado inteiramente 
por equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer 
fase de sua execução, haja descida de operário (NBR 
6122/10). Podem ser pré-moldados ou moldadas in loco 
 
PROCESSOS DE EXECUÇÃO 
• Por Cravação; 
• Por Prensagem; 
• Por Vibração; 
• Por Escavação. 
1 – ESTACAS PRÉ-MOLDADAS 
• As estacas pré-moldadas caracterizam-se por serem 
cravadas no terreno por percussão, prensagem ou vibração 
  “Estacas de deslocamento” 
 
• MATERIAIS 
• Estacas metálicas 
• Estacas de madeira Constituídas por 1 elemento estrutural 
• Estacas de concreto 
 
• Estacas mistas Constituídas por 2 elementos estruturais 
 
 
Fonte: site http://pt.slideshare.net/feboff/apostila-fundacoes 
Profs. Márcio Fabrício e João Rossignolo 
Exemplos de Estacas Mistas 
1.1 – ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO 
 Concreto armado 
MATERIAIS 
 Concreto protendido 
 
 Confeccionadas em CA ou CP, e adensadas por 
centrifugação ou prensagem. 
 
 As seções transversais mais empregadas são: quadrada / 
circular (maciça ou vazada) / hexagonal / octogonal 
 
“LIMITAÇÕES”: Seção 30x30cm / Seção 40cm 
 Comprimento 12,0m 
 
PROCESSOS DE CRAVAÇÃO 
 
• Cravação por prensagem 
 Situações onde há necessidade de evitar vibrações, barulho ou 
mesmo os inconvenientes decorrentes da retirada de detritos de 
estacas executadas por perfuração. 
 Neste processo podem ser utilizados macacos hidráulicos que 
reagem contra uma plataforma com sobrecarga ou contra a própria 
estrutura. 
• Cravação por vibração 
 Melhor eficiência quando empregado na cravação de estacas 
metálicas 
• Cravação por percussão 
 Processo mais utilizado para instalação de estacas pré-
moldadas 
DETALHES CONSTRUTIVOS 
 
 Com respeito ao espaçamento entre as estacas pré-
moldadas, a NBR-6122 não fixa valores, embora seja 
prática adotar um espaçamento mínimo de duas vezes e 
meia o diâmetro / lado, porém nunca inferior a 60cm. Com 
respeito ao afastamento até a divisa, o mesmo varia com o 
tipo de equipamento utilizado na cravação. No caso das 
estacas metálicas, os bate estacas permitem cravá-las 
praticamente junto à divisa, ao contrário das estacas de 
concreto, onde estas distâncias variam de 30 a 60cm. 
 
 
• Bate Estacas 
Capacete dotado de cepo e coxim  
uniformizar as tensões e amortecer os 
golpes. 
Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/ 
• Martelo Hidráulico 
Fonte: www.piling-equipment.com.br 
• Controle de estacas cravadas à percussão 
 
• Instrumentação dinâmica 
• Repique 
Parcela elástica do deslocamento máximo de uma secção da estaca, 
decorrente da aplicação de um golpe do pilão 
 
• Nega 
 Corresponde à penetração permanente de uma estaca, causada pela 
aplicação de um golpe de pilão. Em geral é medida por uma série de 
dez golpes. Ao ser fixado ou fornecido, deve ser sempre 
acompanhada do peso do pilão e da altura de queda (ou da energia 
de cravação, quando forem utilizados martelos hidráulicos). 
• Prova de carga estática 
Fonte: http://www.novageo.com.br/Solotecgeo.com.br/iframe/servicos/fundacoes/provas_de_carga.htm 
2 - ESTACAS MOLDADAS IN LOCO 
PRINCIPAIS TIPOS 
 
• Estaca Tipo Franki 
• Estaca Tipo Strauss 
 Com injeção 
• Estaca Escavada 
 Sem injeção 
• Estaca Tipo Hélice Contínua 
• Estaca Tipo Broca / Apiloada 
 
2.1 – Estaca tipo Franki 
 Estaca de concreto armado moldada no solo, que usa um 
tubo de revestimento cravado dinamicamente, com ponta 
fechada por meio de bucha (areia e brita) e recuperado 
durante a concretagem da estaca. 
 
 A base da estaca é alargada por meio do apiloamento de 
pequenas e sucessivas quantidades de concreto quase seco 
(slump zero). 
 
 Seu fuste é executado com concreto de baixa relação 
água/cimento, de modo a permitir o apiloamento previsto 
no método executivo. 
ETAPAS DE EXECUÇÃO 
1. Cravação de um tubo 
metálico com uma mistura de 
brita e areia na parte interna. O 
pilão é erguido (entre 5 m e 7 
m) para socar a mistura (bucha) 
e consequentemente empurrar o 
tubo para baixo; 
2. Alargamento da base: o 
tubo é preso por cabos de 
extração para que não desça 
durante a expulsão da bucha de 
pedra e areia. A expulsão ocorre 
por meio de apiloamento aliado 
a um pequeno levantamento do 
tubo pelos cabos. 
3. Colocação da armadura 
para posterior concretagem; 
4. Concretagem do fuste e 
retirada do tubo. 
Fonte: http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas 
Características peculiares 
 
• A cravação com ponta fechada isola o tubo de 
revestimento da água do sub-solo; 
• A base alargada dá maior resistência de ponta; 
• O apiloamento da base proporciona a compactação de 
solos arenosos e expele a água em solos argilosos; 
• O apiloamento do concreto durante a formação do fuste 
provoca a compactação do solo e aumento do atrito 
lateral; 
• O comprimento da estaca pode ser facilmente ajustado 
durante a cravação. 
A cravação de estacas tipo Franki pode provocar o levantamento das 
estacas já instaladas devido ao empolamento do solo circundante que 
se desloca lateral e verticalmente. 
2.2 – Estaca tipo Strauss 
 As estacas do tipo strauss, tipo escavadas e tipo broca 
compõem o grupo das chamadas estacas escavadas sem 
lama bentonítica. 
 
 A estaca do tipo Strauss é um elemento de fundação 
escavado mecanicamente, com o emprego de uma camisa 
metálica recuperável, que define o diâmetro das estacas. 
 
 O processo de execução, bastante simples, consiste na 
retirada de terra com sonda ou piteira e a simultânea 
introdução de tubos metálicos rosqueáveis até a 
profundidade desejada e a posterior concretagem com 
apiloamento e retirada da tubulação. 
Principais Vantagens 
• Ausência de trepidações e vibrações; 
• Facilidade de locomoção dentro da obra; 
• Permite cotas de arrasamento abaixo da superfície do 
terreno; 
• Durante a perfuração, permite verificar a presença de 
corpos estranhos no solo (ex: matacões), bem como a 
natureza e estratificação do solo; 
• Execução de estacas próximas a divisas; 
• Possibilidade de execução em áreas construídas com pé-
direito reduzido, ou mesmo em terrenos com pequenas 
dimensões; 
• Autonomia. 
Fonte: http://www.fxsondagens.com.br/estaca-strauss.html 
2.3 – Estaca escavada com lama bentonítica 
 Existem basicamente 2 tipos de estacas escavadas com 
lama bentonítica: 
• Estacões  estacas circulares com diâmetro variando 
usualmente de 0,60m a 2,00m, perfuradasou escavadas 
por rotação; 
• Barretes (estacas diafragma)  estacas com seção 
transversal retangular ou alongada, escavadas com 
“clamshells” 
Lama bentonítica: fluído utilizado para estabilização de paredes das escavações, 
sendo uma mistura de água e bentonita. A bentonita é uma argila que, em 
presença de água, forma uma película impermeável (.cake.) sobre uma superfície 
porosa, como é o caso do solo. 
Processo executivo 
 
 O processo executivo das estacas escavadas com lama 
bentonítica compreende as seguintes fases: 
• Escavação e preenchimento simultâneo da estaca com 
lama bentonítica previamente preparada; 
• Colocação, dentro da escavação cheia de lama, da 
armadura previamente montada; 
• Lançamento do concreto, de baixo para cima, através de 
tubos de concretagem  por ser mais denso, expulsa a 
lama, que é bombeada de volta para depósitos. 
Processo executivo 
 
 
Fonte: www.ige.unicamp.br/.../aulas/.../Fundações_unicamp 
2.4 – Estaca tipo Hélice Contínua 
 Estaca de concreto moldada in loco, executada por meio de 
trado contínuo e injeção de concreto, sob pressão 
controlada, através de haste central do trado, 
simultaneamente à sua retirada do terreno. 
 
 Fases de execução 
 
• Perfuração 
• Concretagem 
• Colocação da armadura 
 
Perfuração 
 - A perfuração consiste em cravar a hélice no terreno, até a 
profundidade determinada em projeto, por meio de uma 
mesa rotativa que aplica um torque apropriado para 
vencer a resistência do terreno; 
 - A haste de perfuração é composta por uma hélice espiral 
desenvolvida em torno de um tubo central, equipadas com 
dentes na extremidade inferior; 
 - A perfuração é uma operação contínua, sem a retirada da 
hélice do terreno; 
 - A produtividade pode variar de 150m a 400m por dia, 
dependendo do diâmetro da hélice. 
Concretagem 
 - Alcançada a profundidade desejada, o concreto é 
bombeado através do tubo central, preenchendo 
simultaneamente a cavidade deixada pela hélice, que é 
extraída do terreno sem girar ou, no caso de terrenos 
arenosos, girando-se lentamente no mesmo sentido da 
perfuração; 
 - A velocidade de extração da hélice está diretamente 
relacionada com a pressão e o sobreconsumo de concreto; 
 - Durante a extração da hélice, a limpeza do solo contida 
nas lâminas pode ser feita manualmente ou por limpador 
de acionamento hidráulico; 
 - Concreto: Fck = 20 MPa / Slump = 200 – 240 mm 
Colocação da armadura 
 - Colocação da armadura após a completa concretagem do 
fuste; 
 - A armação, em forma de gaiola, é introduzida na estaca 
por gravidade ou com o auxílio de um pilão de pequena 
carga ou vibrador; 
 - As “gaiolas” devem ser constituídas de barras grossas, 
estribo helicoidal soldado nas barras longitudinais e 
extremidade inferior levemente afunilada, para facilitar 
penetração e evitar sua deformação. 
PERFURAÇÃO CONCRETAGEM 
COLOCAÇÃO 
DA ARMAÇÃO 
Etapas de execução 
Etapas de execução 
Fonte: 
www.ige.unicamp.br/.../aulas/..
./Fundações_unicamp 
Principais vantagens 
 - Elevada produtividade 
 - Adaptabilidade na maioria dos tipos de terreno 
 - Não produz os distúrbios e vibrações típicas dos 
processos de cravação à percussão; 
 - Não produz detritos 
 
Principais desvantagens 
 - Em função do porte do equipamento, as áreas de 
trabalho devem ser planas e amplas; 
 - Em função da alta produtividade, normalmente exige 
central de concreto ao seu lado; 
 - Necessidade de uma pá carregadeira para limpeza e 
remoção do material extraído 
Fonte: sites.google.com/site/naresi1968/ naresi/estaca-helice-continua-
monitorada (Luiz A. Naresi Jr) 
3 – Estaca injetada 
 Sob a denominação de estacas escavadas injetadas, englobam-se 
vários tipos de estacas, perfuradas e moldadas in loco, podendo 
ser classificadas, de acordo com a técnica, em: 
 
• Microestacas 
 São aquelas que se executam com tecnologia de tirantes injetados 
em múltiplos estágios. 
 
• Estaca Raiz 
 São aquelas em que se aplicam injeções de ar comprimido 
imediatamente após a moldagem do fuste e no topo do mesmo, 
concomitantemente com a remoção do revestimento. 
 
 Estacas escavadas com perfuratriz executadas com equipamento 
de rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama 
bentonítica ou ar comprimido. 
 É recomendada para obras com dificuldade de acesso para o 
equipamento de cravação, pois emprega equipamento com 
pequenas dimensões (altura de aproximadamente 2m). Pode 
atravessar terrenos de qualquer natureza, sendo indicado 
também quando o solo possui matacões e rocha, por 
exemplo. Pode ser executada de forma inclinada, resistindo a 
esforços horizontais. 
 
 Etapas de execução 
 - Perfuração auxiliada por circulação de água; 
 - Instalação da armadura; 
 - Preenchimento da argamassa; 
 - Remoção do revestimento e aplicação de golpes a ar 
comprimido 
 
Fonte: http://www.ebah.com.br/ Fonte: guiadaconstrucao.pini.com.br 
Tipos de Estacas 
Fonte: www.ige.unicamp.br/.../aulas/.../Fundações_unicamp 
 
Estaca Franki 
Tubular 
Metálica 
3 - TUBULÃO 
 Elemento de fundação profunda, cilíndrico, em que, pelo 
menos na sua etapa final, há descida de operário. Pode ser 
feito a céu-aberto ou sob ar comprimido (pneumático), e 
ter ou não base alargada. Pode ser executada, com ou sem 
revestimento, podendo ser este de aço ou de concreto. No 
caso de revestimento de aço (camisa metálica), este 
poderá ser perdido ou recuperado (NBR-6122/96). 
 
 Num tubulão, podem-se distinguir duas partes: 
 - Fuste 
 - Base / Saia 
 
 Por recomendação da NBR-6122, a base do tubulão deve 
ser dimensionada de modo a evitar alturas H superiores a 
2,0m 
Solo resistente 
Solo pouco resistente 
BULBO DE PRESSÕES 
Fonte: www.ige.unicamp.br/.../aulas/.../Fundações_unicamp 
Solo resistente 
Solo pouco resistente 
PROBLEMAS !!! 
BULBO DE PRESSÕES 
Fonte: www.ige.unicamp.br/.../aulas/.../Fundações_unicamp 
3.1 – Tubulão a céu aberto 
 Este tipo de tubulão é executado acima do nível d´água 
natural ou rebaixado, ou em casos especiais, em terrenos 
saturados onde seja possível bombear a água sem risco de 
desmoronamento. 
 
 Escavado manualmente, pode vir a dispensa escoramento 
em terreno coesivo, mostrando-se uma alternativa 
econômica para altas cargas solicitantes, superior a 250 Tf. 
 
 No caso de existir apenas cargas verticais, este tipo de 
tubulão não é armado, colocando-se apenas uma ferragem 
de topo para ligação com o bloco de coroamento ou de 
capeamento. 
 
 Seu fuste é, normalmente, de seção circular, adotando-se 
70cm como diâmetro mínimo (para permitir a entrada e 
saída de operários e equipamentos de escavação), porém a 
projeção da base poderá ser circular ou em forma de falsa 
elípse. 
 
Tubulão a céu aberto com base alargada 
Fonte: http://engcivilanchieta.blogspot.com.br/2014/04/tubulao-ceu-aberto.html 
3.1 – Tubulão a ar comprimido 
 Pretendendo-se executar tubulões em solos onde haja 
água e não seja possível esgotá-la, devido principalmente 
ao perigo de desmoronamento das paredes do fuste, 
utilizam-se os tubulões a ar comprimido com camisa de 
concreto ou de aço. 
 
 Tubulão com camisa de concreto 
 Todo o processo de execução, desde a cravação da camisa 
até a abertura e concretagem da base e do fuste é feita 
manualmente, com o auxílio de operários e de um 
guincho que opera um balde para a retirada do solo 
escavado, operação que vai sendo realizada a céu aberto 
até se encontrar o nível d´água, quando então segue sob 
ar comprimido. 
 A NBR-6122 recomenda que toda a armadura longitudinal 
necessária seja colocada, preferencialmente,na camisa. 
Caso não seja necessário, deve-se acrescentar uma 
armadura no núcleo. 
 
 Tubulão com camisa de aço 
 A camisa de aço pode ser cravada utilizando martelos 
vibratórios, por percussão ou pelo sistema “Benoto”. 
 
 No caso da cravação por percussão, a espessura da camisa 
deve ser compatível com a energia aplicada elos golpes do 
pilão e pela resistência oferecida pelo solo à cravação, de 
modo a evitar danos por esmagamento ou flambagem da 
camisa. 
Fonte: www.ebah.com.br 
Fonte:http://infraestruturaurbana.pini.c
om.br/solucoes-tecnicas/41/tubuloes-
com-ar-comprimido-319515-1.aspx 
4 - Caixão 
 Elemento de fundação profunda de forma prismática, 
concretado na superfície e instalado por escavação interna. 
Na sua instalaçãp, pode-se utilizar, ou não, ar comprimido, 
e sua base pode ser alargada ou não. 
 
Principais características 
• fundação de grande porte 
• formada por caixa retangular de aço ou concreto 
• pode ser apoiada no terreno ou escavada até atingir o 
terreno resistente 
• preenchido com concreto 
COLEÇÃO DE FOTOS 
Exemplo de locação de sondagem 
Exercício 
• Em uma obra serão executadas 200 estacas do tipo hélice continua com 60 
cm de diâmetro e 15 metros de profundidade. No projeto de fundações foi 
especificado um concreto de fck 20 Mpa e abatimento de 20 +/- 1 cm e 
uma armadura por todo seu comprimento com uma taxa de armação de 
100 Kg/m. Para a execução das estacas, o engenheiro da obra resolveu 
contratar um empresa especializada em execução de fundações, que 
cobrou pelo aluguel dos equipamentos 30.000 reais por mês, que possui 
produtividade de execução de 4 estacas por dia. Para a armação das 
estacas, a obra contava com 5 armadores e 3 ajudantes, que recebem 
respectivamente os salários mensais de, 2.000 reais e 1.100 reais, e que 
juntos conseguem um produtividade de armação de 7500 kg por dia. Os 
encargos trabalhistas pagos pela empresa são de 20% sobre o valor do 
salário. O menor preço do caminhão betoneira ( 8m³) foi de 2.200 reais e 
o preço da tonelada de aço é de 500 reais. Devido ao clima ruim, essa obra 
trabalha apenas 20 dias no mês. Com esses dados pede-se: 
• A) Orçamento dos materiais 
• B) Orçamento da mão-de-obra 
• C) Orçamento de aluguel de equipamentos 
• D) Orçamento total para a execução das fundações 
Exercício 
Exercício 
• Orçamento da mão-de-obra 
Para calcular o orçamento da mão-de-obra, primeiramente deve-se verificar a 
quantidade de dias que será gasto para a execução do serviço. 
A produtividade da equipe de armação é de 7.500 kg por dia e cada estaca 
leva 1.500 kg de aço, então temos que por dia a equipe de armação consegue 
produzir 5 estacas. 
No total temos 200 estacas para serem produzidas, e com a produtividade de 
5 estacas por dia, serão necessários 40 dias para a produção de todas as 
estacas. Como a obra trabalha apenas 20 dias por mês, serão necessários 2 
meses inteiros. 
O salário mensal de cada armador é de 2.000 reais e de cada ajudante 1.100. 
Como na obra temos 5 armadores e 3 ajudantes, por mês será gasto em 
salários 13.300 reais. Sobre esse salário é incidido os encargos trabalhistas, 
que neste caso são de 20% sobre o valor do salário, totalizando 15.960 reais 
Como serão necessários 2 meses para a execução de todas as estacas o valor 
total que será pago para mão de obra será de 31.920 reais. 
 
Exercício 
• Orçamento do aluguel dos equipamentos 
Assim como no orçamento de mão-de-obra, a primeira coisa a se fazer é 
verificar a quantidade de dias que o equipamento ficará alocado na obra. 
A produtividade da estaca hélice contínua é de 4 estacas por dia, sendo que 
na obra terão que ser executadas 200 estacas, totalizando 50 dias. 
Como a obra trabalha apenas 20 dias por mês, deverá ser pago para a 
empresa de fundações 2,5 meses de aluguel do equipamento. 
Por mês o aluguel do equipamento é de 30.000 reais, então para 2,5 meses 
teremos um valor total de 75.000 reais 
 
• Orçamento total da fundação 
 
O orçamento total da fundação é a soma do orçamento dos materiais, o 
orçamento da mão-de-obra e do orçamento do aluguel de equipamentos. 
 
Orçamento total= 353.200+31.920+75.000= 460.120 reais