Fundações Profundas in loco Trabalho Carol G1

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Daniel Antônio Guimarães Calzada 
Felipe Pinto de Lima
Jorge Miguel Fernandes Cardoso
Laena Alves Ribeiro Mendanha 
Larissa Soares Sampaio
Turma:3317
FUNDAÇÕES PROFUNDAS MOLDADAS “IN LOCO”
Palmas – TO
2017
Daniel Antônio Guimarães Calzada 
Felipe Pinto de Lima
Jorge Miguel Fernandes Cardoso
Laena Alves Ribeiro Mendanha 
Larissa Soares Sampaio
FUNDAÇÕES PROFUNDAS MOLDADAS “IN LOCO”
Relatório elaborado como requisito parcial para aprovação na disciplina de Tecnologia da Construção do curso de Engenharia Civil pelo Centro Universitário Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA).
Professor: Me. Maria Carolina de Paula Estevam D’Oliveira 
 
Palmas – TO
2017
SUMÁRIO
1.Caracteristicas	3
1.1 Fundação profunda	3
1.2 Estaca de concreto moldada in loco	3
2.tipos de estacas	4
2.1 Tipo Franki	4
Características e aplicação	4
Vantagens	4
Desvantagens	4
2.2 Estacas sem lama bentonítica	4
2.2.1 Tipo broca	4
Características	4
Vantagens	4
Desvantagens	4
2.2.2 Tipo Strauss	5
Equipamentos necessários	5
Vantagens	5
Desvantagens	5
2.2.3 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal	5
Características	5
Vantagens	5
Desvantagens	5
2.3 Tipo hélice contínua	6
Vantagens	6
Desvantagens	6
2.4 Estacas injetadas	6
Aplicações	6
2.5 Estacas com uso de lama bentonítica	6
2.5.1 Estaca escavadas ou Barretes	7
Vantagens	7
3.Metodos construtivos	8
3.1 Fundações por estaca	8
3.1.1 Esforços nas fundações, procurando-se distinguir:	8
3.1.2 Características do subsolo:	8
3.1.3 Características da obra:	8
3.1.4 Características de construções vizinhas:	8
3.2 Estacas usadas nas fundações profundas “in loco”	9
3.2.1 Estaca tipo Franki	9
3.2.2 Estaca tipo Strauss	9
3.2.3 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal	9
3.2.4 Estacas tipo broca	10
3.2.5 Estacas tipo hélice contínua	10
3.2.6 Estacas injetadas	10
3.2.6.1 Estacas-raiz	10
3.2.6.2 Micro estacas	11
4.norma pertinente	12
5.Visita em obra	13
5.1 Relatório fotográfico	13
6.Conclusões comparando a teoria com a prática	21
Referencias	22
1.Caracteristicas
1.1 Fundação profunda
De acordo com a NBR 6122:2010, define-se como fundação profunda um elemento que transmite a carga proveniente da superestrutura ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste), ou pela combinação das duas. Além disto, segundo este referida norma, nas fundações profundas a profundidade de assentamento deve ser superior ao dobro da menor dimensão em planta do elemento de fundação, e no mínimo 3,0 m.
Neste tipo de fundação incluem-se as estacas e os tubulões. Estaca refere-se a um elemento executado através de equipamentos ou ferramentas. E tubulões consistem no encamisamento da estrutura do fuste com anéis de concreto ou tubos de aço.
Para a escolha da fundação adequada no terreno é aconselhado a execução de sondagens do solo, topografia da área, dados da estrutura, dados sobre as construções vizinhas e o aspecto econômico. Através da sondagem será possível a identificação das diferentes camadas de solo que compõem o subsolo, a classificação dos solos, nível do lençol freático e a capacidade de carga do solo de acordo com a profundidade.
Adjacente ao exposto, na função da fundação como suporte para as cargas provenientes do edifício é crucial, primeiramente, a elaboração do projeto estrutural, em seguida o projeto de fundação. 
 
1.2 Estaca de concreto moldada in loco
Esta estaca é executada preenchendo-se, com concreto ou argamassa, e com perfurações previamente executadas no terreno. Estaca de concreto moldada in loco é ramificada em: 
 Estacas Franki;
 Estacas sem lama bentonítica: estacas tipo Strauss, estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal, estacas tipo broca. 
 Estacas hélice contínua;
 Estacas escavadas com lama bentonítica;
 Estacas injetadas.
. 
2.tipos de estacas
(FUNDAÇÕES, 2009)
2.1 Tipo Franki
Este tipo de estaca moldada "in loco", com base alargada e com tubo recuperado ou não, é obtido pela introdução de material granular ou concreto através de golpes de um pilão. 
Características e aplicação
A execução consiste na cravação de um tubo de aço, cuja ponta é fechada por uma bucha de pedra e areia sobre a qual bate um pilão de queda livre de peso de 1 a 3 toneladas que arrasta o tubo por atrito, obtendo-se ao final da cravação uma fôrma estanque
Os diâmetros usuais são 300, 350, 400, 450, 500, 520, 600, e 700mm
Vantagens
Grande capacidade de carga, de 55 a 170 toneladas
Não é limitada pelo lençol freático 
Pode ser usada em grandes profundidades, até 30 m
Desvantagens
Grande vibração do solo, tendo que levar em conta condições de vizinhança e peculiaridades do local
Área necessária para o operar o bate-estaca
Feita apenas por firma especializada 
Possibilidade de alteração do concreto do fuste por deficiência de controle
Alto custo
2.2 Estacas sem lama bentonítica
2.2.1 Tipo broca
Tipo de fundação profunda executada por perfuração com trado
Características
Aguenta pequenas cargas, de 5 a 8 toneladas
15 e 25 mm
Usada em construções simples 
Feita manualmente ou automaticamente 
Até 6 m de profundidade
Vantagens
Não produz vibrações 
Facilidade de execução
Baixo custo
Feita pelos próprios construtores 
Desvantagens
Limitações de execução em profundidades abaixo do nível d’água, somente pode ser usada acima do lençol freático 
Não deve ser feita em qualquer solo, principalmente em solos arenosos 
2.2.2 Tipo Strauss
Estaca executada por perfuração através de piteira, com uso parcial ou total de revestimento recuperável e posterior concretagem in loco. Suas dimensões são aproximadas da estaca do tipo broca.
Equipamentos necessários
Tripé de madeira ou de aço
Um guincho acoplado a um motor (combustão ou elétrico)
 Uma sonda de percussão munida de válvula em sua extremidade inferior 
Um soquete com aproximadamente 300 kg, para a retirada de terra
Uma tubulação de aço com elementos de 2 a 3 metros de comprimento, rosqueáveis entre si
 Um guincho manual para retirada da tubulação 
Roldanas
Cabos de aço
Ferramentas
Vantagens
Os equipamentos são leves e simples
Possibilidade de atuação em locais confinados, terrenos acidentados e até mesmo em construções já existentes 
Não causa vibrações
Baixo custo
Desvantagens
Assim como o método de broca, não é recomendada para terrenos arenosos, argila mole ou abaixo do lençol freático
2.2.3 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal
Este tipo de estaca é executado a partir de uma escavação prévia feita no terreno por um trado helicoidal mecânico onde, posteriormente, é feita a concretagem in loco. 
Características
Diâmetro varia entre 0,2 m e 1,7m 
De 6,0 m até 10m de profundidade
Vantagens
Grande mobilidade 
Versatilidade
Produtividade 
Não produz vibrações
Permite amostragem do terreno escavado
Desvantagens
Limita-se a escavações acima do lençol freático e em solos coesivos
2.3 Tipo hélice contínua
Tipo de fundação profunda constituída por concreto moldado in loco, executada por meio de trado contínuo e injeção de concreto, sob pressão controlada, através da haste central do trado simultaneamente a sua retirada do terreno.
Vantagens
Elevada produtividade
Versatilidade
Economia de tempo e custo
Pode ser executada na maior parte dos maciços de solo, exceto quando ocorrem matacões e rochas
Não produz distúrbios e vibrações típicos dos equipamentos a percussão
Não causa descompressão do terreno
Desvantagens
Necessária uma área plana e de fácil movimentação para o uso do equipamento
Exige central de concreto no canteiro de obras
Alto custo, portanto, é necessário um número mínimo de estacas para compensar
Estacas injetadas
Tipo de fundação profunda executada através de injeção sob pressão de produto aglutinante, normalmente calda de cimento ou argamassa de cimento e areia, com o objetivo de garantir a integridade do fuste ou aumentar a resistênciapor atrito lateral, de ponta, ou de ambas.
Segundo Hachich et al. (1998), citado por Fundações (2009) 
As estacas injetadas diferem dos demais tipos por poderem ser executadas com maiores inclinações (0º a 90°), apresentar resistência de fuste bastante superior, se comparada aos demais tipos de estaca com mesmos diâmetros, e resistir a esforços de compressão e tração, desde que convenientemente armadas, com a mesma eficiência, pelo fato de resistir à carga de trabalho praticamente apenas por atrito lateral.
Aplicações
Estabilização de encostas 
Reforço de fundações 
Execução de fundações em terrenos com blocos de rocha ou antigas fundações 
Execução de fundações em alto mar (“offshore”)
Entre outras
Estacas com uso de lama bentonítica
A lama bentonítica é constituída de água e bentonita, sendo esta última uma rocha vulcânica, onde o mineral predominante é a montimorilonita. Ela tem um efeito estabilizante que impede que as paredes internas do fuste se rompam e caiam dentro do buraco, além de também “segurar” o lençol freático, impedindo assim, o fluxo de água para dentro da obra. 
Segundo Estacas... (2015),
Seu efeito estabilizante é eficaz quando a pressão hidrostática da lama no interior da escavação é superior à exercida externamente pelo lençol e a granulometria do terreno é tal que possa impedir a dispersão da lama.
Estaca escavadas ou Barretes
São estacas executadas de forma circular ou retangular, moldadas in loco e executada com concretagem submersa. 
Vantagens
Tem diâmetros maiores
Aguentam grandes cargas
Múltiplas aplicações 
Pequena deformidade 
3.Metodos construtivos
As fundações profundas são normalmente utilizadas quando os solos superficiais não apresentam capacidade de suportar elevadas cargas, ou estão sujeitos a processos erosivos, e também, quando existe a possibilidade da realização de uma escavação futura nas proximidades da obra. De acordo com a NBR 6122/1996, em fundações profundas se enquadram os seguintes elementos: 
Estacas: elemento de fundação profunda executado com o auxílio de ferramentas ou equipamentos sem que haja descida de operário em qualquer fase de execução (cravação a percussão, prensagem, vibração, ou por escavação, etc.), podendo ser constituído de madeira, aço, concreto, etc.; 
Tubulões: elemento cilíndrico de fundação profunda que, em pelo menos na sua fase final, ocorre descida de operário, podendo ser executado a céu aberto ou a ar comprimido, e ter ou não, a base alargada; 
Para escolher a fundação correta é necessário conhecer, principalmente, o tipo do terreno e da estrutura. Assim pode-se utilizar o tipo correto de fundação e os elementos necessários.
Devido a natureza e objetivo do trabalho, será descrito apenas as fundações por estacas moldadas “in loco”
3.1 Fundações por estaca
Na escolha do tipo de estaca a ser utilizada em uma determinada obra devem ser observados os seguintes aspectos: 
3.1.1 Esforços nas fundações, procurando-se distinguir: 
Nível de cargas nos pilares; 
Outros esforços (tração e flexão). 
3.1.2 Características do subsolo: 
Argilas muito moles dificultam a execução de estacas de concreto moldadas in loco;
Solos muito resistentes são difíceis de serem atravessados por estacas pré-moldadas executadas por cravação; 
Solos com matacões dificultam a execução de qualquer tipo de estaca; 
Solos com nível de água elevado dificultam a execução de estacas de concreto moldadas in loco; 
Aterros executados sobre camadas de solo mole, ainda em adensamento, fazem com que seja desenvolvido atrito negativo nas estacas executadas nesta camada; 
3.1.3 Características da obra: 
Acesso de equipamentos em terrenos acidentados; 
Limitação de altura para instalação do equipamento; 
Obras muito distantes dos grandes centros, oneram o custo dos equipamentos; 
3.1.4 Características de construções vizinhas: 
Tipo e profundidade das fundações; 
Existência de subsolos; 
Sensibilidade a vibrações; 
Danos já existentes.
3.2 Estacas usadas nas fundações profundas “in loco”
3.2.1 Estaca tipo Franki 
Estaca executada por meio da cravação no terreno de um tubo de ponta fechada, por meio da bucha, e execução de uma base alargada, que é obtida introduzindo-se no terreno certa quantidade de material granular por meio de golpes de um pilão. Para a execução das estacas tipo Franki é necessário um bate-estaca tubos para revestimento do furo e pilões. Pelas características do processo executivo, as estacas tipo Franki não são recomendadas para execução em terrenos com matacões, situações em que as construções vizinhas não possam suportar grandes vibrações, e terrenos com camadas de argila mole saturada, devido aos possíveis problemas de estrangulamento do fuste. 
3.2.2 Estaca tipo Strauss 
Estaca executada por perfuração através de piteira, com uso parcial ou total de revestimento recuperável e posterior concretagem in loco. A execução requer um equipamento constituído de um tripé de madeira ou de aço, um guincho acoplado a um motor (combustão ou elétrico), uma sonda de percussão munida de válvula em sua extremidade inferior, para a retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 kg, tubulação de aço com elementos de 2 a 3 metros de comprimento, rosqueáveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulação, além de roldanas, cabos de aço e ferramentas. A estaca tipo Strauss apresenta a vantagem de leveza e simplicidade do equipamento, o que possibilita a sua utilização em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes, com o pé direito reduzido. Outra vantagem operacional é de o processo não causa vibrações que poderiam provocar danos nas edificações vizinhas ou instalações que se encontre em situação relativamente precária. Para situações em que se tenha a necessidade de se executar a escavação abaixo do nível d’água em solos arenosos, ou no caso de argilas moles saturadas, não é recomendável o emprego das estacas do tipo Strauss por causa do risco de estrangulamento do fuste durante a concretagem.
3.2.3 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal 
A execução das estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal consiste basicamente nas seguintes etapas: 
Instalação, nivelamento e posicionamento do trado onde será executada a estaca; 
Perfuração do solo com a haste helicoidal até a cota desejada;
Remoção da haste, sem girar, fazendo-a girar no sentido contrário ao da perfuração, a cada 2,0 m, para auxiliar a remoção do solo aderido a haste; 
Apiloamento do furo com soquete de concreto fabricado na própria obra; 
Concretagem do furo, empregando-se um funil, com comprimento igual a 5,0 vezes o diâmetro interno do furo, até um diâmetro acima da cota de arrasamento; 
Vibração do concreto nos 2,0 m superiores da estaca; 
Colocação da armadura de ligação, ficando 50 cm acima da cota de arrasamento.
3.2.4 Estacas tipo broca 
Tipo de fundação profunda executada por perfuração com trado e posterior concretagem in loco, normalmente com diâmetro variando entre 15 e 25cm e comprimento de até 6,0 m. As estacas tipo broca são normalmente empregadas para pequenas cargas pelas limitações que envolvem o seu processo de execução. As estacas tipo broca apresentam como vantagem o fato de não provocar vibrações durante a sua execução, evitando desta forma, danos nas estruturas vizinhas, além de poder servir de cortinas de contenção para construção de subsolos, quando executadas de forma justapostas. Entretanto, as principais desvantagens referem-se às limitações de execução em profundidades abaixo do nível d’água, principalmente em solos arenosos, devendo-se também evitar a sua execução em argilas moles saturadas, a fim de evitar possíveis estrangulamentos no fuste da estaca.
3.2.5 Estacas tipo hélice contínua 
As fases de execução das estacas tipo hélice contínua, são: 
Perfuração: cravação da hélice no terreno até a cota determinada no projeto; 
Concretagem simultânea à extração da hélice do terreno: bombeamentodo concreto pela haste de forma a preencher completamente o espaço deixado pela hélice que é extraída do terreno sem girar, ou, no caso de terrenos arenosos, girando-se lentamente no sentido da perfuração; 
Colocação da armadura: apesar do método de execução da hélice contínua exigir a colocação da armadura após a sua concretagem, se as estacas forem de compressão, esta armadura pode ser dispensada, segundo a NBR 6122/1996.
3.2.6 Estacas injetadas 
Em função do processo de injeção do agente aglutinante, as estacas injetadas são normalmente divididas em dois grupos: 
3.2.6.1 Estacas-raiz
São aquelas em que se aplicam injeções de ar comprimido, a baixas pressões (inferiores a 5,0 MPa), imediatamente após a moldagem do fuste e no topo do mesmo, simultaneamente com a remoção do revestimento. O procedimento de execução das estacas-raiz compreende fundamentalmente quatro etapas: 
Perfuração do terreno auxiliada por circulação de água
Instalação da armadura: barras de aço montadas em gaiolas, ou barras simples centralizadas nos furos
Preenchimento do furo com argamassa: o Tubo de injeção (geralmente PVC de 1 ½” ou de 1 ¼“) levado até o final da perfuração; o Realização da injeção, de baixo para cima, até que a argamassa, ou calda de cimento, extravase pela boca do tubo de revestimento
Aplicação de golpes de ar comprimido e remoção do tubo de revestimento:
Vedação da extremidade superior do tubo de revestimento com um tampão metálico rosqueável ligado a um compresso de ar; 
Aplicação dos golpes de ar comprimido auxiliada por macacos hidráulicos; 
Remoção simultânea dos tubos de revestimento à medida que são aplicados os golpes de ar comprimido à argamassa existente no interior da perfuração realizada; 
Correção do nível de argamassa no interior da perfuração; 
Repetição das operações de retirada e aplicação dos golpes de ar comprimidos.
3.2.6.2 Micro estacas
As injeções são realizadas empregando-se válvulas tipo “manchete” instaladas nas escavações previamente realizadas. A execução do micro estacas compreende basicamente as seguintes etapas:
Perfuração auxiliada por circulação de água (etapa 1): feita de forma similar as estacas-raiz; 
Instalação do tubo-manchete (etapa 2): tubo de PVC ou aço, no qual são instaladas as válvulas do tipo “manchete”, em geral, espaçadas de 1,0 m, para injeção da calda de cimento, ou argamassa de cimento e areia 
Execução da bainha (etapa 3): preenchimento da região interna ao tubo de revestimento e externa ao tubo-manchete, com argamassa cimento e areia, ou calda de cimento, conforme for o caso, e que ocorre simultaneamente com a retirada do tubo de revestimento; 
Injeção da calda de cimento (etapa 4): feita com o auxílio de um tubo dotado de obturador duplo acoplado a um misturador e bomba de injeção, sendo, em geral, iniciada após a bainha ter concluído a pega e iniciado o endurecimento, e realizada no sentido ascendente, passando-se para a válvula superior quando comprovado que a injeção da válvula inferior já promoveu a suficiente deformação do solo. 
Vedação do tubo-manchete (etapa 5): preenchimento do tubo manchete com calda de cimento ou com argamassa, podendo-se ou não, complementar a armadura existente.
4.norma pertinente
ABNT NBR 6122:2010: Projeto e execução de fundações, válida a partir de 20/10/2010
5.Visita em obra
A obra visitada é localizada na Avenida Orla 14 QD 34 LT 04 (Praia da Graciosa, Palmas-TO), é um prédio com 40 pavimentos, portando 146 metros em uma área total de 17.359,53 m², com 66 apartamentos típicos e 2 duplex, 3 mezanino e Lazer. O projetor e executor é o Eng. Hoover Van Newton Paolucci (CREA: 6277/D- GO).
 A fundação foi iniciada em outubro de 2014 utilizando o método de Hélice Continua e foram usadas 232 estacas mais 40 estacas de contenção para bloco de elevador, e assim serem colocadas esse número para evitar problemas futuramente devido ao solo ser arenoso. Cada estaca tem 18 metros de profundidade, com 60 cm de diâmetro, colocando uma quantidade de 2 a 3m³ de concreto, com FCK de 20 e 25.
 A Hélice continua desce perfurando no diâmetro de 60 e com a bomba estacionária e as betoneiras ligada direto na hélice, assim quando volta o trado vai jogando o concreto. É importante que o operador da máquina seja experiente para não perder o trado devido a areia pesar, e o aço sumir na hora de soltar a estaca e acabar que ter que perfurar novamente. É necessário checar a locação para não haver problemas.
 Depois que a máquina concreta até o nível do solo, escava-se e rompe a “cabeça” da estaca para nivelar no fundo do bloco, logo após fazer a armação e concretar, obtendo uma resistência de 30 Mpa.
5.1 Relatório fotográfico
(As fotos seguintes foram tiradas seguindo o processo de colocação das estacas.)
Ferragens sendo colocadas no canteiro de obra que serão usadas para a elaboração da fundação
Esteira perfuratriz (hélice contínua)
Processo de perfuração da fundação feita pela hélice contínua
Estacas concretadas
Estacas concretadas com sua armadura
Processo de concretagem da laje 
Edifício 
Materiais metálicos - Ensaio de tração
à temperatura ambiente
Materiais metálicos - Ensaio de tração
à temperatura ambiente
Materiais metálicos - Ensaio de tração
À temperatura 
6.Conclusões comparando a teoria com a prática
A teoria é baseada em um conjunto de etapas na qual relata um direcionamento do assunto discutido. Apresentando detalhadamente o que acontece, sem mostrar os defeitos e possíveis problemas quando essa teoria é executada, ou seja, a prática. 
 O plano de construção de uma fundação possui etapas que começam a partir do estudo do solo para ver qual o tipo de estaca utilizada. Na obra visitada foi indicada a Hélice Continua, pois se identifica com o tamanho do terreno, o tipo de solo que é arenoso e devido o prédio possuir muitos pavimentos. 
Esse tipo de estaca passa pela perfuração, concretagem e colocação de sua armadura, porém quando colocado em prática os problemas podem vir a aparecer, como o caminhão betoneira ter algum defeito, dessa forma, atrasando o processo da concretagem, falta de cautela na perfuração, causando uma provável perda de estacas, a betoneira presa a hélice pode entupir, bloqueando a passagem de concreto devido à pressão da água, dessa forma sendo necessário refazer o furo aumentando o consumo de concreto.
Portanto, o que melhor distingue a teoria da prática são os possíveis problemas e condições de trabalho, dessa forma atrasando a obra, causando prejuízos, entre outras adversidades.
Referencias 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122:2010: Projeto e execução de fundações. 2 ed. Rio de Janeiro, 2010. 91 p. Disponível em: <http://edificios.eng.br/NBR 6122-2010.pdf>. Acesso em: 28 fev. 2017
DANTAS NETO, Silvrano Adonias. CAPÍTULO 4 - FUNDAÇÕES PROFUNDAS. Fortaleza: Ufc, 2009. Disponível em: <http://www.lmsp.ufc.br/arquivos/graduacao/fundacao/apostila/04.pdf>. Acesso em: 28 fev. 2017.
FUNDAÇÕES, Balbino. Estacas Tipo Franki. 2009. Disponível em: <http://balbino.com.br/centro-de-informacoes/estacas-tipo-franki>. Acesso em: 28 fev. 2017
FUNDAÇÕES profundas. 2007. Disponível em: <http://www.solonet.eng.br/profunda.htm>. Acesso em: 13 mar. 2017
FUNDAÇÕES profundas. 2011. Disponível em: <https://www.escolaengenharia.com.br/fundacoes-profundas/>. Acesso em: 13 mar. 2017.
ESTACAS Escavadas de Grande Diâmetro e/ou Barrete. 2015. Disponível em: <http://www.geofix.com.br/servico-estaca-barrete.php>. Acesso em: 13 mar. 2017
ESO. Lama Bentonítica. 2011. Disponível em: <https://www.ufrgs.br/eso/content/?p=317>. Acesso em: 13 mar. 2017