Fundações Profundas: Estacas e Tubulões

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cap. cap. cap. cap. 5555 FUNDAÇÕES PROFUNDASFUNDAÇÕES PROFUNDASFUNDAÇÕES PROFUNDASFUNDAÇÕES PROFUNDAS 
 
 
1. Tubulões 
a. Tubulões a céu aberto 
b. Tubulões a ar comprimido 
 
2. Estacas - classificação 
 
2.1- Estacas de compressão 
 
2.1.1- Tipos de estacas 
a. Estacas de madeira 
b. Estacas metálicas 
c. Estacas pré-moldadas de concreto 
d. Estacas cravadas moldadas in-loco 
 
2.1.2- Instalação de estacas de compressão 
 
2.1.3- Efeitos de instalação de estacas de compressão 
a. Efeitos de cravação em argilas 
b. Efeitos da cravação em areias 
 
2.2- Estacas de descompressão 
 
2.2.1- Tipos de estacas de descompressão 
a. Estacas escavadas sem revestimento 
b. Estacas escavadas com revestimento 
c. Estacas escavadas com lama bentonítica 
d. Estacas tipo hélice-contínua 
e. Estacas injetadas 
 
2.2.2- Instalação de estacas de descompressão 
 
3. Capacidade de carga de estaca vertical isolada 
 
3.1- Carga geotécnica e transferência de carga 
 
3.2- Métodos teóricos de capacidade de carga 
2.1.1- Métodos α 
2.1.2- Métodos β 
 
3.3- Métodos a partir de ensaios in-situ 
2.3.1- CPT 
2.3.2- SPT 
 
3.4-- Métodos dinâmicos 
2.3.1- Fórmulas de cravação 
2.3.2- Ensaio dinâmico 
 
3.5- Método direto – Prova de carga 
 
4. Casos especiais 
 
4.1- Grupo de estacas 
 
4.2- Esforços horizontais 
 
4.3- Esforços de tração 
 
4.4- Empuxos laterais 
 
4.5- Atrito negativo 
 
 
Fundações profundas são exemplos antigos do engenho humano no campo da Engenharia Civil: a cravação de 
estacas é conhecida desde a pré-história, como meio de transmitir carga de uma estrutura para uma camada de solo 
mais profunda e mais resistente que a superficial. Porém, a utilização de fundação profunda era baseada unicamente 
na experiência. Somente no século XX é que se iniciou um tratamento mais científico do problema. Apesar de todo 
progresso realizado na compreensão teórica do comportamento das fundações profundas nos anos mais recentes, 
grande parte de um projeto neste campo ainda é dependente de dados empíricos ou semi-empíricos. 
 
As fundações podem ser classificadas em 3 grupos: caixões, estacas e tubulões: 
 
• caixões são geralmente empregados em obras portuárias ou em pontes, constituindo-se num tipo muito especial 
de fundação, com utilização menos freqüente, que, por isso, não serão tratados aqui. São estruturas pré-
fabricadas, geralmente em concreto armado, de grandes dimensões, instaladas no solo a partir da superfície por 
escavação interna. Os caixões podem ser monolíticos, abertos (só com as paredes laterais), fechados (com 
paredes e laje de fundo), a ar comprimido (com paredes e laje de topo); neste último o ambiente de trabalho é 
mantido seco pela pressurização do ar que não permite a entrada de água, enquanto nos tipos aberto ou 
fechado a água deve ser bombeada de seu interior 
 
 
fig.1 – Estacas e tubulões 
 
• tubulões têm base alargada, de modo que, embora transmitindo cargas para camadas mais profundas, seu 
comportamento é mais próximo de uma fundação direta; 
 
• estacas são elementos prismáticos ou cilíndricos com uma das dimensões bem maior que as outras duas 
(normalmente se aceita a relação L/B >15) que transmitem carga ao solo em parte por sua ponta e, em parte, 
pelo atrito lateral na interface solo/elemento de fundação. 
 
 
 
1. TUBULÕES 
 
Tubulões se constituem de um fuste cilíndrico, de diâmetro importante, que termina numa base alargada 
manualmente, de modo a permitir a distribuição das tensões no solo de apoio. Dessa forma, a transmissão dos 
esforços ao solo se faz de modo direto, como no caso das fundações rasas em geral, e as sapatas em particular. 
Existem dois tipos básicos: tubulões a céu aberto e a ar comprimido. 
 
a. Tubulões a céu aberto: são elementos de fundação que, de modo geral, requerem pouco equipamento. A 
perfuração do fuste é feita manual ou mecanicamente, normalmente sem revestimento da perfuração, até a cota de 
apoio previamente estabelecida. No caso de escavação manual, o diâmetro “d” varia de 70 a 200 cm, enquanto que 
na escavação mecanizada o diâmetro mínimo é de 45 cm, desde que se disponha de um alargador mecânico que 
permita o início da escavação da base. O fuste é dimensionado admitindo-se uma tensão no concreto de 5 MPa, para 
um concreto de fck ≥ 18 MPa. A seguir é executada a base, sempre manualmente, com diâmetros “D” de 1 a 6 
metros. Eventualmente, a base poderá ter seção transversal em forma de falsa-elipse, para permitir melhor implantar 
o tubulão junto à divisas ou fugir de interferências com tubulões vizinhos. A altura “h” das bases é obtida impondo-se 
inclinação mínima de 60º, de forma que não surjam tensões de tração no concreto que, assim, não precisa ser 
armado; por norma, a altura não deve ultrapassar 2 metros. 
60°
d
D
h
base
alargadafuste
armação e
concretagem
20cm
rodapé
cota de
apoio
cota de
arrasamento
armadura
 
fig.2 – Esquema de execução de tubulão a céu aberto 
 
A concretagem é feita lançando-se o concreto a partir da superfície do terreno, com ajuda de uma espécie de funil a 
fim de dirigir o concreto para que não raspe nas paredes da perfuração, evitando, a segregação dos agregados. O 
concreto lançado é vibrado somente no trecho superior do fuste, próximo do arrasamento, para se obter um melhor 
adensamento. Quando solicitados por cargas de compressão, os tubulões não são armados, prevendo-se somente 
uma ferragem de topo para ligação com o bloco de coroamento ou de capeamento. 
 
Os tubulões a céu aberto são empregados quase sempre acima do lençol freático. Abaixo do NA só em solos 
francamente argilosos, com duas características: coesão suficiente para permitir a escavação da base sem 
ocorrência de desbarrancamento e baixa permeabilidade, de maneira que seja possível controlar a água com bombas 
submersas. 
 
 
b. Tubulões a ar comprimido: para se executar tubulões abaixo do nível d’água, não sendo possível o seu 
esgotamento sem perigo de desmoronamento da base, recorre-se a tubulões pneumáticos ou a ar comprimido, com 
camisas de concreto ou aço revestindo o fuste. 
 
Os tubulões com camisa de concreto são dimensionados como peças de concreto armado, adotando-se uma tensão 
baixa (da ordem de 6 kPa na seção plena do fuste) para levar em conta imperfeições de execução, como desaprumo 
da camisa, desalinhamento do eixo do fuste, material diferente na base e no fuste, etc. A camisa de concreto é 
formada por segmentos com 4 metros de altura e diâmetro externo de 1,2 a 2 metros; o primeiro segmento é pouco 
mais largo internamente, constituindo uma espécie de câmara de trabalho. Cada segmento do revestimento é 
concretado sequencialmente no topo e o conjunto arriado a seguir, escavando-se a céu aberto no seu interior, até se 
atingir o lençol freático. Então é colocada uma campânula no topo do revestimento e a escavação prossegue sob ar 
comprimido até a cota de apoio. Nesse ponto, escora-se a camisa e procede-se à abertura da base. 
 
No caso de camisa de aço, usam-se elementos de tubos que são emendados por solda elétrica. A escavação do 
fuste é feita mecanicamente com escavadeiras, auxiliada por equipamento que imprime movimento rotacional 
oscilatório ao tubo de revestimento, para reduzir o atrito lateral e forçar sua introdução no terreno. A campânula é só 
colocada para a abertura da base. Aliás, o uso de ar comprimido restrito à abertura da base é a principal vantagem 
do tubulão com camisa de aço sobre a de concreto; eventualmente, em alguns terrenos, onde o fuste atravessa solos 
permeáveis submersos, mas a base fica totalmente dentro de uma camada de argila, é muitas vezes possível embutir 
o tubo de aço na camada para vedar a água do subsolo e executar mesmo a abertura de base a céu aberto.NA
introdução dos 
primeiros segmentos
escavação sob ar comprimido
2a concretagem
campânula
escoras de madeira
(arrasamento)
1a concretagem
(base)
ferragem de
transição
ferragem de
ligação
com bloco
cachimbo de saída
cachimbo dede terra escavada
concretagem
 
 
fig.3 – Tubulão a ar comprimido 
 
Em ambos os casos a concretagem é feita em duas etapas. Primeiramente, concreta-se a base e parte inicial do 
fuste, deixando-se uma armadura de transição. A concretagem é então interrompida por cerca de 12 horas, após o 
que retira-se a campânula e faz a concretagem restante do fuste, agora a céu aberto. 
 
A operação de compressão/descompressão dos operários é feira gradualmente, sob normas rígidas para não afetar a 
saúde deles, tornando-se progressivamente mais lenta a medida que a pressão aumenta. Para agilizar os trabalhos, 
a campânula é dotada de dois cachimbos auxiliares: o de saída de terra e o de entrada de concreto: os materiais aí 
colocados podem ser pressurizados ou despressurizados de imediato, sem afetar os operários. 
 
O trabalho sob ar comprimido é lento e oneroso, além de produzir ruídos, seja pela operação da campânula ou pelos 
compressores de ar. Atualmente, os tubulões a ar comprimido praticamente caíram em desuso em obras urbanos, só 
sendo encontrados em obras rodoviárias, em fundações de pontes e viadutos. 
 
 
 
2. ESTACAS - CLASSIFICAÇÃO 
 
As estacas são classificadas segundo diversos critérios, os mais comuns sendo: o material constituinte da estaca ou 
o método de instalação utilizado. Os materiais mais comuns são a madeira, o aço e o concreto. A madeira foi, 
praticamente, o único material usado até começo do século XX, sendo então substituída pelo aço e concreto. Ambos 
são materiais que resistem a maiores solicitações e são mais versáteis, podendo ser soldados (aço) ou mesmo 
moldados “in-loco” (concreto). 
 
A classificação pelo método de instalação separa as estacas em dois grandes grupos, conforme sua instalação seja 
feita com ou sem deslocamento do solo. No primeiro grupo são encontram-se as estacas de compressão (como as 
cravadas) e no segundo as de descompressão (como as escavadas). Do ponto de vista prático, a classificação pelo 
método de instalação é mais interessante, primeiro por que só as estacas de concreto podem ser instaladas sem 
deslocamento, visto que as de madeira ou de aço só podem ser cravadas; segundo, por que o modo pelo qual uma 
estaca é colocada no terreno modifica as características geotécnicas do solo do seu intorno – melhorando ou 
piorando seus parâmetros - e, consequentemente, influencia sua capacidade de carga. 
 
Cronologicamente, as estacas cravadas surgiram antes. As estacas escavadas foram aparecendo com o aumento 
das cargas na fundação, decorrente da evolução do porte das obras de Engenharia Civil, que tornou obrigatório o 
aumento das seções transversais das estacas e, assim, limitou o uso daquelas instaladas por cravação. De fato, a 
utilização de estacas cravadas, compostas por elementos pré-fabricados, vai se inviabilizando com o aumento da 
bitola, pois elas se tornam cada vez mais pesadas para serem transportadas e passam a requer “martelos” cada vez 
maiores na cravação. 
 
 
2.1. ESTACAS DE COMPRESSÃO 
 
As estacas de compressão, ao serem instaladas por cravação dinâmica ou estática, provocam o deslocamento do 
solo e sua conseqüente compressão. Com isso, promovem melhoria nas características originais do solo ao seu 
redor, fazendo com que o atrito lateral mobilizado seja máximo. Algumas estacas de compressão, de pequena área 
transversal, são ditas de pequeno deslocamento, como os perfis metálicos e as tubulares com ponta aberta. 
 
Embora as estacas cravadas causem mais distúrbios ambientais (barulho, vibração, etc) que as escavadas, elas se 
constituem em ferramenta importante para solução de fundação de casos envolvendo solos moles ou saturados. De 
outra parte, além da desvantagem de terem carga admissível limitada, como acima comentado, quando formadas por 
elementos pré-moldados, apresentam problemas como quebra na cravação ou comprimentos ajustados a tamanhos 
padronizados, o que leva frequentemente a sobras e aumenta os custos da fundação. 
 
 
2.1.1- Tipos de estacas de compressão 
 
Os diversos tipos de estacas de compressão podem ser esquematizados como se segue: 
 
Neste grupo encontram-se todas as estacas de madeira e aço e algumas de concreto. 
 
a. Estacas de madeira: sob diversos aspectos a madeira pode ser considerada um bom material para estacas: 
apresenta boa relação peso/resistência (inclusive a esforços dinâmicos de cravação) e é de fácil transporte e 
manuseio. Entretanto, sua durabilidade é indefinida, dependente de condições favoráveis de meio ambiente, pois é 
susceptível ao apodrecimento provocado pela ação de seres vivos, animais ou vegetais, que limita sua vida útil. Isso 
obriga as estacas a receberem tratamento protetor superficial, através da aplicação de sais tóxicos de zinco, 
mercúrio, ou ainda, de creosoto aplicado em autoclave. Porém, o tratamento da madeira é oneroso, eventualmente 
tornando seu uso anti-econômico como solução para fundações profundas. 
 
Quando usadas no mar, as estacas de madeira são atacadas por brocas marinhas que as perfuram e levam à ruína, 
enquanto em obras terrestres o apodrecimento provém da ação de vegetais, como fungos e cogumelos, que reduzem 
sua secção transversal. Em terra, o ataque depende das condições de temperatura e, sobretudo, de oxigênio, de 
modo que o ataque só acontece quando não submersa. Assim, em terra é possível usar estaca sem tratamento, ao 
contrário de obras marítimas. 
 
 
fig.4- Detalhes de reforço de extremidades e emendas 
 
Comumente, após o corte a estaca é descascada e trabalhada para ficar com secção transversal circular. Recebe, 
ainda, proteção no topo, através de anéis de metálicos, e na ponta, com tiras de aço, para minimizar a possibilidade 
de danificação durante a cravação e evitar a concentração de esforços de tensão nas extremidades. Danos podem 
ocorrer quando cravadas em solos muito resistentes ou com matacões. 
 
A princípio, qualquer espécie de madeira serviria para ser usada como estaca, desde que proveniente de árvores sãs 
e sem defeitos e permitindo coletar elementos retilíneos. No Brasil, por razões econômicas, a espécie mais usada é 
o eucalipto. Comercialmente, são encontradas em diâmetros de 20 a 40 cm, para cargas de trabalho da ordem de 
100 a 300 kN. Usam-se elementos com comprimentos de até 20 metros, recorrendo-se a emendas com talas 
metálicas para comprimentos maiores. 
 
 
 b. Estacas de aço: são peças de aço soldado ou laminado que se apresentam sob diversas formas: perfis 
metálicos simples (I ou H), trilhos ferroviários descartados pelo desgaste, estacas pranchas, estacas tubulares, trilhos 
ou perfis compostos, produzidos pela justaposição por soldagem de perfis, trilhos ou laminados simples, formando 
elementos vazados. Os perfis e trilhos simples são elementos de pequeno deslocamento, que trabalham 
essencialmente por atrito lateral, já que sua secção transversal é exígua. Já os perfis compostos e as estacas 
tubulares “embucham” (o solo penetra no seu interior até certa altura) quando cravados e desenvolvem resistência de 
ponta significativa. 
 
 
 perfis simples estaca prancha estacas tubulares perfis compostos 
 
fig.5- Estacas metálicas 
 
As estacas metálicas são robustas, de fácil manuseio, têm boa resistência a esforços de flambagem e flexão, alta 
capacidade de carga quando cravadas em substratos firmes e podem suportar difíceis condições de cravação, 
atingindo grandes profundidades. Além disso, têm facilidade de corte/emenda, adaptando-se a terrenos onde a 
profundidade da camada resistente varia.Seus inconvenientes são o custo, mais alto que estacas de concreto, por exemplo, e a corrosão, da qual resulta 
diminuição da secção transversal e da capacidade de carga. Estudos indicam que esse problema é menor em 
estacas metálicas cravadas em solos naturais, só vindo a afetar a sua durabilidade e resistência em solo com maior 
concentração de oxigênio, como em aterros. No entanto, por norma, na determinação da carga estrutural de um 
elemento metálico de fundação, a área transversal efetiva é obtida descontando-se uma espessura de 1,5 mm nas 
faces em contato com o solo. 
 
 
c. Estacas pré-moldadas de concreto: são estacas de deslocamento, com carga de trabalho relativamente 
pequena, cravadas sob condições não severas, que se destinam a obras onde estacas de concreto moldado in-loco 
são impraticáveis ou anti-econômicas. Têm a desvantagem de necessitarem de tempo de cura e serem de difícil 
manuseio, o que requer armação, espaço de estocagem e equipamentos extras. 
 
As estacas pré-moldadas de concreto devem apresentar secção transversal com simetria radial, sendo encontradas 
na forma circular (maciça ou vazada), quadrada e, mais raramente, hexagonal ou estrela. São fabricadas com 
concreto armado, vibrado ou centrifugado, ou protendido. As que usam concreto protendido ou centrifugado (cuja 
secção transversal é vazada) têm menor relação entre peso e resistência, o que facilita as operações de manuseio. 
As bitolas variam de 15 cm a 40 cm (estacas de concreto armado) ou 60 cm (estacas de concreto centrifugado). O 
comprimento dos elementos pré-moldados depende da rigidez necessária para suportarem esforços de manuseio. 
São encontrados comprimentos da ordem de 30 a 60 vezes sua bitola, usualmente limitados a 12 metros, para 
permitir o transporte por carretas. 
 
Os esforços mais críticos nesse tipo de estacas são devidos às atividades de transporte, levantamento e manuseio, 
de modo que devem ser armadas para suportarem esforços produzidos pelo seu peso próprio. Basicamente, a 
armadura consiste de barras longitudinais com estribos, que são duplicados na ponta e no topo, para não serem 
danificadas durante a cravação. 
 
Uma desvantagem destas estacas decorre de serem fabricadas em comprimentos padrões que, nem sempre, se 
ajustam aos comprimentos cravados, resultando em sobras. Além disso, muitas vezes são formadas por mais de um 
elemento pré-fabricados, unidos através de emendas. Geralmente, as emendas consistem de anéis de aço, 
localizados nas extremidades dos elementos, solidarizados à sua armação, que são soldados quando do 
prolongamento da estaca ou de luvas metálicas que mantém os elementos justapostos, sem continuidade estrutural 
entre eles. Por tal motivo, só são usadas em estacas sujeitas a cargas de compressão unicamente. 
 
Outro tipo de estaca de concreto pré-moldado é a estaca méga, ou estaca prensada, composta de pequenos 
elementos justapostos, ligados entre si por emenda especial e instalados no solo, sucessivamente, através da 
cravação com macacos hidráulicos. O maior uso de estacas mégas ocorre em reforços de fundação, sendo usadas 
como fundação nova quando há necessidade de se evitar vibrações, choques, ruídos, etc.. 
reação (estrutura)
pilaretes
macaco
elementos
cabeçote
cilíndricos
 
 
fig.6- Estacas tipo méga 
 
 
d. Estacas cravadas moldadas in-loco: estacas cravadas moldadas in-loco são executadas, em linhas gerais, 
através de cravação de um tudo metálico com ponta fechada, seguida da colocação da armação e do preenchimento 
da perfuração com concreto. O tubo de revestimento pode ou não ser recuperável, ou seja, retirado durante ou após 
a operação de concretagem. Os recuperáveis são geralmente de parede fina e a cravação é feita com mandril 
interno. 
 
Sua vantagem reside no fato de poderem ser executadas no comprimento desejado, variando de acordo com as 
características do subsolo; no caso das estacas de revestimento recuperável, elimina-se ainda a necessidade de 
corte e perda de material. Além disso, podem ter base alargada, o que faz crescer a resistência de ponta sem que o 
atrito lateral seja afetado, e não são influenciadas pelo nível d´água, já que a cravação se dá com ponta fechada. 
Suas desvantagens estão nos inconvenientes da cravação – barulhos e vibrações – e na qualidade do concreto, 
resultado de uma operação nem sempre possível do devido controle. 
 
Existe no mundo um número grande de tipos de estacas deste gênero, cujos processos de execução são 
patenteados pelas empresas executoras, citando-se: 
 
• com revestimento recuperável: Alpha, Franki, Dowsett, GKN, Vibrex, MacArthur, Simplex; 
 
• com revestimento não recuperável: Armco, Western, Raymond, Positive. 
 
No Brasil, a grande representante do gênero é a estaca Franki. É uma estaca de tubo recuperável cravado com 
ponta fechada, com diâmetros de 35 a 60 cm, para cargas de trabalho de 550 a 1700 kN. 
 
 
fig.7- Estaca Franki 
 
Neste tipo de estaca, a cravação é feita por um pilão interno ao tubo, que golpeia uma bucha formada por uma 
mistura de brita e areia. Com os golpes, de início a mistura expande-se lateralmente, aderindo à parede interna do 
tubo na sua extremidade inferior; depois, com o prosseguimento dos golpes, a bucha é cravada, arrastando o tubo, 
ao mesmo tempo em que garante a estanqueidade da ponta. Na profundidade de projeto, verificada pela “nega”, o 
tubo é mantido fixo pelos cabos do equipamento, a bucha é expulsa por golpes do pilão caindo de grande altura e 
executada a base alargada, através do apiloamento de concreto de baixo teor de água/cimento. Nas fases seguintes, 
é colocada a armação e concretado o fuste, apiloando pequenas quantidades de concreto à medida que o 
revestimento vai sendo recuperado. 
 
 
2.1.2- Instalação de estacas de compressão 
 
As estacas pré-moldadas são instaladas por percussão, empregando-se um equipamento chamado bate-estaca, cuja 
função é manter a estaca num alinhamento vertical correto e suportar o elemento responsável pela cravação – o 
martelo. 
 
 
 
fig.8- Bate-estaca com martelo de gravidade 
 
Os martelos são de 3 tipos: gravidade, a vapor e diesel. A seleção do martelo depende do tipo de solo e das 
dimensões da estaca e, conseqüentemente, da energia de cravação. O martelo de gravidade – ou de queda livre - é 
o de uso mais freqüente. Consiste numa massa (entre 800 e 6000 kg) levantada pelo guincho do bate-estaca e 
deixada cair sobre o elemento a ser cravado. A massa do martelo depende da estaca a ser cravada, admitindo-se a 
relação entre os pesos W do martelo e P da estaca, da seguinte ordem: 
 
W/P = 1 (madeira) W/P = 0,5 (aço) W/P = 0,7 (concreto) 
 
Com, no mínimo, 10 kN para estacas metálicas e 15 kN para as de concreto. A altura de queda de ser da ordem de: 
 
h = 0,7. P/ W ,em metros 
 
Os martelos a vapor e diesel são mais potentes que os de gravidade, com maior energia por golpe. Em geral, são 
acoplados diretamente na cabeça das estacas O martelo de gravidade é mais simples e mais econômico, mas tem a 
desvantagem de ser mais lento. Ademais, é operado manualmente, de modo que a altura de queda (e, 
conseqüentemente, a energia de cravação) não é constante, o que traz os riscos de négas-falsas quando as alturas 
são menores que as necessárias ou de quebra das cabeças das estacas, quando maiores. 
 
 
2.1.3- Efeitos de instalação de estacas de compressão 
 
Quando uma estaca é cravada, o solo é deslocado radial e verticalmente pelo corpo da estaca. Este deslocamento 
acarreta o amolgamento do solo circunvizinho à estaca, com alteração parcial ou total da estrutura do material e, 
simultaneamente, altera o estado de tensões nos elementos de solo situado na vizinhança imediata da interface 
solo/estaca. Portanto, é de se esperar que ocorram variações nas características do solo quandoda cravação de 
uma estaca, que serão diferentes quando se tratar de areia ou argila. 
 
a. Efeitos de cravação em argilas: os efeitos da cravação em argilas, basicamente, são: deslocamento e 
amolgamento do solo em torno da estaca, alteração do estado inicial de tensões, geração e dissipação de 
sobrepressões neutras e os fenômenos de longo prazo de reganho de resistência. 
 
• Amolgamento do solo: tem origem na destruição da estrutura do solo atravessado pela estaca, pela alteração do 
estado inicial de tensões. Algumas evidências sugerem que o grau de amolgamento varia de 100% na interface 
solo/estaca a zero cerca de 1,5 a 2 diâmetros de distância radial. 
 
• Pressões neutras: são induzidas durante a cravação e podem atingir valores significativos, às vezes, maiores que 
tensão devida ao peso de solo no ponto considerado, o que significa um processo de liquefação da argila. 
Entretanto, este aumento das pressões neutras, dependendo da argila, ocorre numa faixa de cerca de 2 
diâmetros, tornando-se desprezível em torno de 15 diâmetros, e no tempo, pois dissipam rapidamente. 
 
• Reganho de resistência: a cravação amolga a argila e induz sobrepressões neutras, fazendo com que o solo 
perca resistência. Entretanto, este fenômeno é passageiro e, terminada a cravação, começa um aumento da 
resistência, determinada por dois fatores : 
- a dissipação das sobrepressões neutras provoca o adensamento da argila; e 
- as ligações estruturais, destruídas pelo amolgamento vão sendo restituídas, ao menos parcialmente. 
 
• Deslocamento do terreno: é um movimento que, dependendo de sua magnitude, pode ter efeitos significativos nas 
estruturas adjacentes ou em estacas próximas. Eventualmente, ocasiona o levantamento das estacas vizinhas, 
que pode afetar a capacidade de carga, principalmente sua parcela de ponta. Nesses casos, com o levantamento, 
ocorre um descolamento entre a camada portante e a ponta da estaca, que quando carregada poderá sofrer 
recalques da mesma ordem de grandeza que o levantamento. 
 
b. Efeitos de cravação em areias: quando uma estaca é cravada em areia, o solo é compactado pelo 
deslocamento e pela vibração, ocorrendo um aumento da densidade relativa e, conseqüentemente, na capacidade de 
carga. 
 
 
fig.10- Deslocamentos e deformações – estacas em areias 
 
Testes realizados indicam que a compactação é grande na região da ponta, porém os efeitos residuais são 
diminuídos pelas tensões de tração que ocorrem nas laterais e que chegam à cerca de 50 % da tensão de 
compressão, abaixo da ponta 
 
 
2.2- ESTACAS DE DESCOMPRESSÃO 
 
São estacas de concreto moldado in-loco, executadas através da escavação, mecânica ou manual, do solo, com ou 
sem revestimento da perfuração. Em linhas gerais, não produzem vibrações, podem ser executadas com grandes 
diâmetros e comprimentos e permitem ultrapassar camadas com matacões e outras obstruções. Além disso, por 
serem moldadas in-loco, são adaptáveis às condições de variabilidade do subsolo, sem perda de material, e não 
requerem manuseio ou transporte. 
 
Suas desvantagens residem na concretagem, seja por que requerem técnicas especiais quando efetuadas abaixo do 
nível d´água, seja por que não se tem garantia da qualidade do produto final, sobretudo por não permitirem inspeção 
após execução. 
 
 
2.2.1- Tipos de estacas de descompressão 
 
Os diversos tipos de estacas de descompressão podem ser esquematizados como se segue: 
 
 
a. Estacas escavadas sem revestimento: as estacas escavadas sem revestimento são executadas sempre 
acima do nível do lençol freático e em solos coesivos, de modo a permitirem estabilidade das paredes da perfuração. 
O tipo mais simples é o das brocas, que são perfuradas manualmente, através de trados, com diâmetros de 20 a 30 
cm, comprimentos máximos em torno de 5 metros, para cargas de trabalho modestas. 
 
Para cargas maiores, existem as estacas perfuradas, que são escavadas mecanicamente, com trado espiral 
acoplado a caminhões ou montado sobre chassi metálico. São executadas em diâmetros de 25 a 50 cm, para cargas 
de trabalho de 200 a 800 kN e em comprimentos variáveis, porém limitados pelas condições de concretagem. 
 
De fato, a concretagem de estacas deste tipo limita os comprimentos escavados e o uso de armação. Como a 
concretagem é feita por simples lançamento desde a superfície, para grandes profundidades há o risco de 
desagregação do material lançado; de outra parte, a armação pode prejudicar a integridade do fuste concretado. 
 
 
b. Estacas escavadas com revestimento: o tipo mais representativo no Brasil é o das estacas “strauss”; 
são executadas com tubo de revestimento implantado com ponta aberta e escavação através de sonda trabalhando 
no interior do tubo. Para facilitar a operação de perfuração, permitindo a retirada do material escavado e facilitar a 
descida da composição, usa-se água dentro e fora do tubo, o que causa lama no fundo da perfuração, que deve ser 
retirada antes na concretagem. Esta última operação é realizada por etapas, na medida em que o tubo é retirado. 
 
Estacas strauss são encontradas em diâmetros de 25 a 55 cm, para cargas de trabalho da ordem de 200 a 800 kN. 
Eventualmente, nos diâmetros maiores, podem ser armadas para resistirem a esforços não axiais e de tração. 
 
 
fig.11- Estacas tipo strauss 
 
c. Estacas escavadas com lama bentonítica: são estacas escavadas com equipamentos diversos, nas quais 
a perfuração é continuamente preenchida com lama bentonítica, ou seja, uma mistura de água e bentonita, cuja 
dupla função é de : 
 
- dar estabilidade às paredes da escavação, o que é feito pela pressão horizontal superior à da água (o peso 
específico é maior que a da água) e pela formação do “cake” (película impermeável que colmata as paredes da 
escavação) e 
 
- manter os resíduos da escavação em suspensão, permitindo sua posterior remoção. 
 
Esse tipo de estaca é executado em três fases seqüenciais: (a) escavação, (b) armação e (c) concretagem. 
 
 
fig.12- Estacas escavadas com lama bentonítica 
 
A escavação, com o preenchimento simultâneo com lama bentonita, é feito por dois equipamentos basicamente 
diferentes: 
 
- perfuratrizes compostas por mesas rotativas, acionadas por motores diesel, que transmitem movimento rotatório a 
hastes telescópicas, às quais se acoplam baldes, caçambas ou trados de escavação; nestes casos, a perfuração 
é circular (e a estaca tem o nome de estacão), sendo usuais diâmetros de 60 a 200 cm, para cargas de trabalho 
de 1100 a 12500 kN; e 
 
- “clamshells”, suspensos por cabos ou acoplados a barras kelly, que executam as estacas barretes, com seção 
transversal retangular, espessuras de 30 a 120cm, comprimentos de 250 ou 320 cm, para cargas de trabalho de 
4000 a 12000 kN (eventualmente, quando justapostas, estas paredes servem de contenção de escavações 
profundas, denominadas paredes diafragmas). 
 
caçamba clam-shell 
 
fig.13- Equipamentos de escavação 
 
Terminada a escavação, é colocada a armação, previamente montada, na perfuração preenchida de lama 
bentonítica. E, ao final, executa-se a concretagem pelo método dito submerso. O concreto é lançado, de baixo para 
cima, com auxílio de tubos tremonha, e, por ser mais denso, expulsa a lama bentonítica, preenchendo a perfuração. 
Esta é a operação mais delicada e requer concreto plástico, com boa trabalhabilidade. Requer ainda, um controle 
eficiente das condições da lama bentonítica, para evitar defeitos de concretagem. 
 
 
d. Estacas hélice contínua: as estacas tipo hélice-contínua são executadas pela introdução, por rotação e sem 
remoção de terra, de um trado helicoidal, solidarizada a um tubo central. Atingida a profundidade de projeto, inicia-se 
a etapa de concretagem, com o concreto sendo injetado de baixo para cima,através do tubo central, 
simultaneamente com sua retirada, sem rotação. O concreto deve ser plástico, pela necessidade de ser bombeado. 
PERFURAÇÃO CONCRETAGEM ARMAÇÃO
 
fig.14- Estacas tipo hélice-contínua – esquema de execução 
 
Este tipo de estaca pode ser executado em solos resistentes e apresentam alta velocidade de execução, com alta 
produtividade. Suas desvantagens se concentram na necessidade de amplas áreas de trabalho, no custo, na alta 
perda de concreto, na quase impossibilidade de se ter arrasamento abaixo da superfície do terreno e na armação da 
estaca, que deve ser feita sempre após a concretagem. 
 
 
fig.15- Estacas tipo hélice-contínua 
 
No Brasil, os equipamentos existentes executam estacas com diâmetros de 25 cm até mais de um metro, para cargas 
de trabalho de 250 a mais 4000 kN. Os comprimentos máximos ficam em torno de 20 a 25 metros. 
 
 
e. Estacas injetadas: estacas injetadas são elemetos escavados com revestimento, usualmente de pequeno 
diâmetro e grande comprimento, moldados “in-situ” com argamassa ou calda de cimento, injetadas sobre pressão, 
altamente armados ao longo da profundidade. São executadas em diâmetros de 10 a 41 cm, para cargas de trabalho 
de a kN. 
 
Pode-se subdividir as estacas com injeção em 2 categorias: as estacas-raiz, nas quais uma pressão de ar 
comprimido é aplicada no fuste, desde o seu topo, logo após sua moldagem, na medida em que se retira o 
revestimento da escavação; e as microestacas, nas quais as pressões são aplicadas em estágios, através de tubos 
com válvulas tipo “manchete”, como na execução de tirantes. A perfuração do terreno é uma operação semelhante 
para estacas raiz ou micro-estacas. Normalmente é feita por rotação com circulação de água, totalmente protegida 
por tubos de revestimentos recuperáveis, durante o processo, injeta-se água na perfuração, através dos tubos de 
revestimento, sob grande pressão e velocidade. 
 
 
a b c d 
 
a. perfuração com revestimento; b. colocação da armadura e do tubo de injeção 
c. colocação de argamassa e aplicação de pressão d. estaca terminada 
 
fig.16- Estacas injetadas 
 
Terminada a perfuração, providencia-se a limpeza do fundo, a colocação da armadura e a execução do fuste, com 3 
procedimentos interdependentes: preenchimento com argamassa, aplicação de golpes de ar sob pressão e retirada 
do revestimento. 
 
2.2.2- Efeitos de instalação de estacas de descompressão 
 
A concretagem de uma estaca escavada moldada in-loco é, como visto, uma operação delicada, que requer técnicas 
especiais e que, se não controlada, coloca em risco a integridade da mesma. Por outro lado, o método de escavação 
influencia a interação solo/estaca, quando carregada, tanto na parcela de ponta quanto no atrito lateral. 
 
A parcela de ponta é o fator mais incerto, requerendo altos coeficientes de segurança, por dois motivos principais: 
 
- sabe-se que a resistência de ponta só é efetivamente mobilizada a partir de altos recalques, às vezes 
incompatíveis com as especificações da fundação, e 
 
- o amolecimento do solo de base, afetando a resistência de ponta; além disso, os processos de escavação com 
retirada de material não permitem a total limpeza do fundo, de modo que os resíduos deixados são muito 
compressíveis e provocam recalques. 
 
Quanto ao atrito lateral, os efeitos de instalação têm sido estudados em termos de adesão solo/estaca. Em argilas, 
observa-se uma diminuição do atrito lateral original do solo antes da perfuração, visto que a adesão é sempre menor 
que a coesão não drenada, como resultado do amolecimento do material por duas causas: 
 
- a alteração do estado inicial de tensões no intorno da estaca, com diminuição das tensões resistentes, 
conseqüência da descompressão do terreno; e 
 
- a ação da água, seja no sentido escavação/solo, usada para facilitar a escavação, a presente na lama 
bentonítica quando há defeitos no cake ou a do concreto, seja no sentido inverso, com a migração da água do 
subsolo para o interior da escavação. 
 
Em areias o atrito lateral tende a ser menor que o original, devido à diminuição da densidade relativa, como 
conseqüência da alteração do estado inicial de tensões no intorno da estaca. Toume e Reese mostram que a 
resistência lateral unitária é da ordem de 70% da teórica (considerada como a integral do produto σ’o.tgϕ ao longo da 
estaca) para comprimentos de até 7 metros, e menor que 70% para profundidades maiores. 
 
Estes fatores estão sempre presentes na instalação de uma estava escavada tanto em areias como em argilas, 
podendo tão somente ser minimizados com o emprego de uma boa técnica e da redução do tempo de execução.