00 - AULA 05 - Est Concreto e Locação

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FUNDAÇÕES PROFUNDAS
AULA 04
 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS
(CONCRETO)
De todos os materiais de construção, o
concreto é aquele que melhor se presta à
confecção de estacas, graças a sua
resistência aos agentes agressivos, e
suporta muito bem as alternâncias de
secagem e umidecimento.
As estacas cravadas são geralmente
dimensionadas como estacas de ponta pelo
fato do processo de cravação fazer diminuir
drasticamente a resistência lateral. Esta
noção não é encarada de modo consensual
por projetistas e fabricantes.
Por ser um elemento pré-fabricado, este tipo
de estaca possui uma grande vantagem em
relação às estacas de concreto moldadas no
local. Esta vantagem é o controle de
qualidade. Na execução de estacas
escavadas é muito difícil garantir que o
elemento estrutural seja concretado em
perfeitas condições.
As estacas pré-moldadas de concreto são
excelentes opções para execução de
fundação em solos com lençol freático
próximo ao nível do solo.
As estacas são dimensionadas para resistir
não só às cargas de fundação, mas também
às cargas durante a fabricação, transporte e
manuseio na obra.
As estacas pré-moldadas são moldadas em
canteiro ou em indústria especializada e
podem ser classificadas:
 Quanto a forma de confecção:
 Concreto vibrado
 Concreto centrifugado ( para estacas com
seção circular vazada)
 Extrusão (não é usual no Brasil)
 Quanto a armadura:
 Concreto armado
 Concreto protendido
As estacas protendidas possibilitam introduzir, numa estrutura, um estado
prévio de tensões que melhoram sua resistência ou seu comportamento,
sob diversas condições de carga. Geralmente são produzidas com concreto
de maior resistência e tem um custo mais elevado.
Outra característica importante das estacas é
sua geometria. A geometria irá interferir
diretamente na capacidade de carga da
estaca, devido a área de atrito entre estaca e
solo.
É possível encontrar estacas com as seguintes
geometrias:
 Quadrada;
 Circular;
 Sextavada;
 Octogonal;
 Forma de estrela.
• Perímetro e atrito maiores
• Melhor Cravabilidade
• Desloca menos volume de 
terra em sua instalação;
 PROTENDIDAS:
são fundidas com concreto com fck >= 40 MPa
com bitolas de 5.0, 6.0 e 8.0 mm
dependendo do fornecedor, a seção transversal da
estaca pode ser: quadrada, redonda, sextavada,
octogonal ou estrela.
Algumas vezes se faz necessário reforço nas
extremidades por conta das tensões que
surgem durante a cravação (tensões
dinâmicas) decorrentes do bate estacas.
Neste caso, para as estacas pré-moldadas
podem ser fabricadas pontas especiais, que
facilitem a cravação (passagem por camadas
mais compactas).
É possível adquirir estacas com
comprimentos que variam de 4 a 12 metros.
Em fundações que exigirem um comprimento
maior, será necessário a utilização de
emendas.
As emendas deverão ser
capazes de resistir a todas
as solicitações que nelas
ocorram durante a
cravação e utilização.
 Aneis com solda;
 Luvas;
 Chapas de aço com
parafuso.
 Dimensões e Cargas Admissíveis:
a) Estacas pré-moldadas de concreto vibrado
executadas no canteiro. Em geral seção
transversal quadrada 20cm x 20 cm até 40cm x
40cm e comprimento de 4 a 8 metros. Exemplos
tabela abaixo.
b) Estacas pré-moldadas produzidas em fábricas.
Cargas de trabalhos maiores e comprimentos
maiores. Exemplos tabela abaixo.
Segundo a NBR 6122, caso não seja feita a
verificação da capacidade de carga na obra, a tensão
atuante deve-se limitar a 7 MPa. As verificações
poderão ser feitas por prova de carga estática (NBR
12.131 – avaliar comportamento carga x
deslocamento) ou carregamento dinâmico (NBR
13.208 – determinar a capacidade de ruptura da
interação estaca-solo).
O ECD difere das tradicionais provas de carga
estáticas pelo fato do carregamento ser aplicado
dinamicamente, através de golpes de um sistema de
percussão adequado.
1. Capacidade de carga na ruptura do solo;
2. Tensões máximas de compressão e de tração no
material da estaca durante os golpes.
3. Nível de flexão sofrido pela estaca durante o golpe.
4. Informações sobre a integridade da estaca, com
localização de eventual dano, e estimativa de sua
intensidade.
5. Energia efetivamente transferida para a estaca,
permitindo estimar a eficiência do sistema de
cravação.
6. Deslocamento máximo da estaca durante o golpe.
 Estocagem:
Tanto no caso de descarga manual como no
caso de uso de guindastes, as estacas deverão
ser estocadas sobre terreno firme e plano. As
estacas não deverão ser empilhadas umas
sobre as outras.
Se o terreno não estiver perfeitamente plano as
estacas devem ser apoiadas sobre dois caibros.
Neste caso com a ajuda de guindaste poderá
empilhar no máximo em duas camadas.
Sempre atender as recomendações do
fabricante.
MANIPULAÇÃO:
Os esforços de manipulação são calculados
para resistir a:
 Levantamento (suspensão) para carga,
descarga e estocagem;
 Içamento para cravação.
Em geral as estacas são descarregadas com
ajuda de guindastes, através de cabos de
suspensão.
Estocagem e
suspensão – regra dos
quintos.
Pontos equidistantes
das extremidades.
Içamento – regra dos 
terços.
 CRAVAÇÃO:
A cravação de estacas poderá ser feita por
percussão, prensagem ou vibração, tal
escolha deverá levar em conta o tipo e
dimensões da estaca, características do solo,
condições da vizinhança, características do
projeto.
PERCUSSÃO aquelas em que a própria estaca é
introduzida no terreno através de golpes de martelo.
A vibração é um fator existente neste tipo de estaca,
e deve-se levar em conta condições de vizinhança.
A cravação de estacas por vibração é feita por
meio de um equipamento chamado martelo
vibratório.
Muito utilizado em estacas metálicas;
Aquelas em que a própria estaca é introduzida
no terreno através de um macaco hidráulico.
Não vibram, e devido ao pequeno porte de
seus equipamentos são bastante utilizadas em
obras de reforço de fundações.
O sistema de cravação deverá ser
dimensionado de modo que as tensões de
compressão durante a cravação sejam
limitadas a 85% da resistencia nominal do
concreto, no caso de estacas pré-moldadas
em concreto armado vibrado. Para casos de
concreto protendido as regras são especiais.
 ATENÇÃO AO ESMAGAMENTO DA
CABEÇA DA ESTACA:
Valores inferiores a 1% e superiores a 5% são
diretamente proporcionais à probabilidade de
ocorrência de problemas sérios no futuro, problemas
esses decorrentes de total falta de controle
operacional durante a execução da obra, tais
como a não observância de que estacas foram mal
cravadas e até mesmo que estacas quebradas foram
admitidas como satisfatórias.
 PREPARAÇÃO DA CABEÇA DA ESTACA:
 CUIDADOS COM A EXECUÇÃO:
• Posicionamento da estaca;
• Cravação com equipamento indicado;
• Controle da capacidade de carga.
Para controle da cravação a estaca deve ser
marcada de metro em metro. Assim é possível
registrar quantos golpes foram necessários para
cravação de cada metro da estaca e a profundidade
já penetrada.
Outro cuidado importante é quanto à nega A nega
consiste no deslocamento da estaca durante três
séries de dez golpes cada para cravação da estaca, o
que permite avaliar se a estaca atinge a capacidade
de carga de trabalho.
Cada estaca deverá ter uma ficha de identificação com as
principais características:
Identificação da obra e local;
Nome do contratante e executor;
Data da cravação e/ou recravação, se houver;
Identificação do número da estaca com datae horário de
inicio e fim da cravação;
Comprimento cravado;
Peso do martelo e altura de queda para determinação da
nega;
Características geométricas da estaca;
Cotas do terreno e de arrasamento;
Nega e repiques ao final da cravação;
Características do elemento de cravação;
Especificação dos materiais utilizados;
Observações e anormalidades de execução.
 VANTAGENS:
• Alta qualidade dos elementos de fundação;
• Boa execução em solos moles e com lençol
freático próximo ao nível do solo;
• Contribui com uma obra mais limpa e um
canteiro mais organizado;
• Custo baixo quando comparado a outros
tipos de estaca;
• Execução simples e prática.
 DESVANTAGENS:
• Produtividade baixa quando comparada a outros
tipos de estacas;
• Produz muita vibração e ruídos conforme o tipo de
equipamento utilizado para cravação;
• As estacas podem quebrar durante a cravação,
quando encontram uma camada de solo muito
resistente, matacões ou rocha.
• Sobras ou quebras gerando perdas significativas,
PRINCIPAIS MOTIVOS DAS FALHAS /PATOLOGIAS:
1) Falha na investigação de subsolo.
2) Interpretação errada das sondagens e ensaios complementares devido a erro na
execução ou na adoção dos parâmetros de resistência do solo errados.
3) Escolha inadequada da solução técnica do tipo de fundações gerando problemas
executivos (comprimento de estacas insuficientes, etc.).
4) Dimensionamento errado das fundações no que se refere à capacidade de carga dos
elementos projetados, falta de análise dos recalques e projeto estrutural das
fundações deficiente.
5) Detalhamento deficiente do projeto de fundações gerando dúvidas e erros na
execução devido à falta de:
• Capacidade de carga adotada nos elementos de fundações (cargas e tensões
admissíveis).
• Previsão das cotas de ponta das fundações.
• Especificações dos materiais a serem utilizados no que se refere a bitolas,
comprimento, resistência à compressão, tração e flexo-compressão.
• Especificações técnicas e construtivas incluindo etapas executivas de cada fase
da obra.
• Elementos de referência tais como planta de carga, sondagens, etc.
6) Acompanhamento técnico deficiente.
7) Execução deficiente devido a contratação de M.O. não especializada.
A inspeção visual de cada estaca produzida,
possibilita ainda que eventuais problemas sejam
claramente identificados e quantificados.
FISSURAS
DESAGREGAÇÃO/
BICHEIRAS
ESCLEROMETRIA
AUSCULTAÇÃO
 EXERCÍCIOS:
1) Segundo a NBR 6122 as estacas pré-moldadas
poderão ser emendadas desde que resistam a
todas as solicitações que nelas ocorram durante o
manuseio, a cravação e a utilização da estaca. As
emendas poderão ocorrer através de anéis
soldados desde que permitam a transferência dos
esforços de compressão, tração e flexão. Deve-se,
ainda, garantir a axialidade dos elementos
emendados.
( ) CERTO ( ) ERRADO
2) Em uma vistoria, para auxiliar o perito na indicação
e na caracterização de danos estruturais, a
integridade estrutural de estacas pré-moldadas de
concreto pode ser verificada por meio do CPT (cone
penetration test).
( ) CERTO ( ) ERRADO
3) As estacas pré-moldadas de concreto são
fabricadas em concreto protendido e em concreto
armado, com alto controle de qualidade, podendo
dispensar o controle visual e executivo na obra.
( ) CERTO ( ) ERRADO
4) Na execução do controle de cravação das estacas
pré-moldadas de concreto, é necessário:
a) observar sinais que indiquem se a estaca entortou
durante a cravação.
b) executar uma estaca-prova em local afastado da
sondagem.
c) especificar as alturas de queda do martelo de
independente do tipo de estaca
d) verificar o repique das estacas mais carregadas
apenas.
e) verificar a nega das estacas com profundidade
superior a 10 m apenas.
5) Considerando as peculiaridades dos diferentes tipos de
fundação profunda, assinale a opção correta com relação a
estacas pré- moldadas ou pré-fabricadas de concreto.
a) A superfície do topo da estaca terá de ser curva, com espaço
suficiente para triplicar a armadura de estribos.
b) A maior vantagem das estacas pré-moldadas de concreto é
que elas podem ser confeccionadas em diferentes dimensões,
adaptando-se ao bate-estaca disponível na obra em execução.
c) As estacas pré-moldadas devem ser feitas em concreto
armado, e não protendido, sempre armadas em fôrmas
horizontais por sistema de centrifugação.
d) A seção de estaca pré-moldada de concreto mais comumente
adotada é a de formato circular, por ser mais fácil de ser
moldada e armada
e) A resistência de atrito lateral, por unidade de volume, é maior
nas estacas circulares e menores nas de seção quadrada.
6) As estacas são elementos estruturais esbeltos que,
colocados por cravação ou perfuração, têm a
finalidade de transmitir cargas ao solo, seja pela
resistência de ponta, seja pelo atrito lateral ou pela
combinação de ambos. As características de serem
utilizadas em quase todo tipo de terreno, atingindo
grande capacidade de carga, trabalhando à flexão,
com custo elevado e, no caso de serviços provisórios,
serem reaproveitadas identificam as estacas,
a) metálicas.
b) Strauss.
c) Franki.
d) Raiz.
e) pré-moldadas de concreto.
7) As fundações indiretas ou profundas caracterizam-
se por transferir o carregamento da edificação para
regiões profundas do terreno utilizando para isto
estacas pré-moldadas ou moldadas in loco. Assinale a
única alternativa INCORRETA associada às estacas
pré-moldadas de concreto.
a) Despreza-se para o seu dimensionamento o atrito
lateral ao longo se seu fuste.
b) O método de cravação mais empregado é o da
percussão.
c) Podem ser construídas de concreto armado ou
protendido.
d) A estaca pode ser emendada para atingir regiões
mais profundas.
e) Todas as alternativas estão corretas.
LOCAÇÃO DE ESTACAS
DEFINIÇÕES E PROCEDIMENTOS GERAIS DE PROJETO:
As estacas são elementos estruturais esbeltos que, colocados
no solo por cravação ou perfuração, tem a finalidade de
transmitir cargas ao mesmo, seja pela resistência sob sua
extremidade inferior (resistência de ponta), seja pela sua
resistência ao longo do fuste (atrito lateral) ou pela composição
de ambos.
Conforme a NBR 6118, item 22.7: “Blocos são estruturas de
volume usadas para transmitir às estacas e aos tubulões as
cargas de fundação, podendo ser considerados rígidos ou
flexíveis por critério análogo ao definido para sapatas.
Os blocos sobre estacas podem ser para 1, 2, 3... e
teoricamente para n estacas, dependendo principalmente da
capacidade da estaca e das características do solo. Blocos
sobre uma ou duas estacas são mais comuns em construções
de pequeno porte, como residências térreas e de dois
pavimentos (sobrado), galpões, etc., onde a carga vertical
proveniente do pilar é geralmente de baixa intensidade. Nos
edifícios de vários pavimentos, como as cargas podem ser altas
(ou muito altas), a quantidade de estacas é geralmente superior
a duas. Há também o caso de bloco assente sobre um tubulão,
quando o bloco atua como elemento de transição de carga entre
o pilar e o fuste do tubulão.
O Método das Bielas e tirantes admite como modelo
resistente, no interior do bloco, uma “treliça espacial”, para
blocos sobre várias estacas, ou plana, para blocos sobre duas
estacas.
As forças atuantes nas barras comprimidas da treliça são
resistidas pelo concreto e as forças atuantes nas barras
tracionadas são resistidas pelas barras de aço (armadura). A
principal incógnita é determinar as dimensões das bielas
comprimidas.
O Método das Bielas é recomendado quando:
a) o carregamento é centrado, comum em edifícios. O método pode
ser empregadopara carregamento não centrado, admitindo-se que
todas as estacas estão com a maior carga, o que tende a tornar o
dimensionamento antieconômico;
b) todas as estacas devem estar igualmente espaçadas do centro do
pilar.
Uma vez escolhido o tipo de estaca cuja sua
carga admissível e espaçamento mínimo entre
eixos podem ser adotados com base na tabela,
o número de estacas calcula-se por:
Nᵒ de estacas =
𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒏𝒐 𝑷𝒊𝒍𝒂𝒓
𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝒂𝒅𝒎 𝒅𝒂 𝒆𝒔𝒕𝒂𝒄𝒂
O calculo acima só é valido se o centro de carga
coincidir com o centro do estaqueamento e se no
bloco forem usadas estacas do mesmo tipo e do
mesmo diâmetro.
• A disposição das estacas deve ser feita
sempre de modo a conduzir a blocos de
menor volume;
• Na figura são indicadas algumas disposições
mais comuns para as estacas;
• No caso de haver superposição das estacas
de dois ou mais pilares, pode-se unir os
mesmos por um único bloco;
• Para pilares de divisa deve-se recorrer ao uso
de vigas de equilíbrio, se for o caso;
DISTRIBUIÇÃO DAS ESTACAS EM TORNO DO
CENTRO DE CARGA DO PILAR DEVE SER FEITA
SEMPRE QUE POSSÍVEL DE ACORDO COM OS
BLOCOS PADRONIZADOS
h =
𝑑 3
2
OBS: EM BLOCOS COM 3 OU 4 ESTACAS, ESTAS
PODEM SER DISPOSTAS ALINHADAS DESDE QUE
RESPEITADOS OS ESPAÇAMENTOS.
𝑑 2
2
 O espaçamento (d) entre estacas deve ser
respeitado, não só, entre as estacas do
próprio bloco mas também entre estacas de
blocos diferentes.
 Outras considerações sobre distribuição de
estacas:
 A distribuição das estacas deve ser feita,
sempre que possível, no sentido de maior
dimensão do pilar.
 Só será escolhido o bloco da figura “b” 
quando o espaçamento com as estacas 
do bloco vizinho for insuficiente.
O estaqueamento deve ser feito, sempre que
possível, independentemente para cada pilar;
Em caso de blocos com duas estacas para dois
pilares deve-se evitar a posição da estaca embaixo
dos pilares;
Em projetos comuns, não se devem misturar
estacas de diferentes diâmetros num mesmo bloco;
Para os blocos com mais de um pilar, o “centro de
carga” deve coincidir com o centro de gravidade
das estacas.
 Valores orientativos:
EXEMPLO 01:
Para o estaqueamento do pilar “P” com carga de 1650
kN, adotando-se estacas do tipo Franki Ø 52 cm e carga
admissível de 550 kN. Distância entre as estacas igual a
d = 130 cm. Determine o estaqueamento do bloco de
todas as formas possíveis?
1) Estacas em linha:
Nº EST = 1650 / 550 = 3 Est
2) Estacas em Triângulo:
d = 130 
cm
H = (130 √3 ) / 2
H = 112,60 cm
H h1 = 1/3 H
h1 = 1/3 * 112,60
h1 = 37,53 cm
h
1
h2 = 75,07 cm
d
 EXERCÍCIO 01:
Para os pilares indicados abaixo, projetar a
fundação em estacas pré-moldadas com as
seguintes características:
• Diâmetro ................................ 40 cm
• Distância entre estacas ....... 100 cm
• Distância a divisa ................... 50 cm
• Carga máxima ...................... 700 kN
1ᵒ Caso:
PRIMEIRO: Verificar a possibilidade de projetar
estaqueamento para cada pilar independentemente?
Não é possível devido a distancia entre 
estacas
Então, Porque associar os pilares?
• N estacas P1 = 2700/700 = 3,85 = 4 est.
• N estacas P2 = 2400/700 = 3,43 = 4 est.
Desenho meramente ilustrativo
Associar os dois pilares em um único bloco:
O centro de gravidade (CG) representa o
centro da distribuição de carga de um
objeto, onde se considera que a gravidade
atua. É nesse ponto em que o objeto se
encontra em perfeito equilíbrio.
1)Determinar o CG, tomando um ponto como
referência.
Referência é P1
CG = 2400 x 1,70 / 5100 = 0,80 m
Disposição final das estacas:
 EXERCÍCIO 02
Projetar o estaqueamento para o pilar
abaixo, adotando estacas do tipo franki Ø
52cm para carga admissível de 1300 kN. A
distância entre estacas é de 150 cm, distância
mínima à divisa é 80 cm.
Solução:
N de estacas = 3000/1300 = 2,30 = 3
estacas
Neste caso pode-se adotar uma das
solução padrão.
1) Estacas alinhadas com pilar:
Solução:
2) Estacas em distribuição triângular:
Determinar “h” → h = d. 3 / 2
h = 150. 3 / 2
h = 129,90 cm
Frações de “h” → 1/3h
e 2/3h, são
respectivamente,
43,30 cm e 86,60 cm.
EXEMPLO 03:
Um engenheiro projetista de fundações precisava
realizar os projetos para uma residência unifamiliar
localizada no Lago Norte, Brasília – DF. De posse dos
projetos estruturais com as devidas cargas que
chegam aos pilares de fundação e os laudos de
investigação de subsolo determinou que por questões
técnicas e econômicas deveriam ser usadas estacas
do tipo Strauss com Ø 32 cm, comprimento de 700 cm
e carga admissível de 300kN. Dados complementares:
• Carga no P11 igual a 1800 kN
• Espaçamento entre estacas de 90 cm
• Distância a divisa de 40 cm.
Qual o estaqueamento correto a ser executado?
TÉRREO
1) N de estacas = 1800/300 = 6 estacas
2) Há influência dos pilares adjacentes nas estacas 
de P11? Não há pois é possível preservar a 
distância mínima entre estacas.
3) Distribuição correta no sentido do maior lado.
OBSERVAÇÃO:
Considere um pilar que transfere para o solo
uma carga total de 2000tf. O resultado da prova
de carga esta apresendado no gráfico. Sendo
de 15 mm o recalque estrutural admissível, a
quantidade de estacas para o projeto mais
econômico de estaqueamento deverá ser:
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
P’ = carga que 
corresponde ao 
recalque 
admissível.
P’ = 750 kN
PR = carga de 
ruptura da 
estaca.
PR = 1000 kN
 PROVA DE CARGA ESTATICA EM ESTACAS 
(comum no Brasil – ABNT NBR 12131)
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES!!!!
1) Considere o projeto de estaqueamento para o pilar P10,
admitindo 15 mm como o recalque admissível estrutural.
Para o pilar P10, o projeto de estaqueamento está 
a) correto.
b) errado, sendo necessárias apenas 2 estacas.
c) errado, sendo necessárias apenas 3 estacas.
d) errado, sendo necessárias 5 estacas.
e) errado, sendo necessárias 6 estacas.
2) Analisando a figura ao lado
pode-se inferir pela
distribuição de tensões que a
estaca:
a) Trabalha por atrito lateral;
b) Trabalha por resistência de
fuste;
c) Trabalha por resistência de
ponta;
d) Trabalha por atrito lateral e
resistência de ponta.
e) Não se pode inferir
3) Em uma obra no Setor de Autarquias, Distrito Federal, foram
realizados 7 furos de sondagem, camada resistente a partir de 15
m de profundidade. Sabe-se que a carga que chega a um dos
pilares é de 900 kN. Nesse sentido optou-se por estacas de
deslocamento, blocos com estaqueamento simétrico e
profundidade de assentamento de ponta a 18m. Pode-se afirmar:
a) Estaqueamento será triangular desde que cada estaca tenha
carga admissível de 300 kN, e a distância entre estacas pré-
moldadas não seja menor que 3Ø;
b) A obra terá projeção em planta maior que 1200 m2, poderá
adotar estacas pré-moldadas com 18 m de comprimento e a
distância entre estacas deverá ser pelo menos igual a 2,5Ø;
c) As estacas moldadas “in loco” deverão estar espaçadas a 2,5Ø
e devem ter capacidade de carga admissível de 300kN;
d) A utilização de estacas pré-moldadas com capacidade de
carga admissível de 225 kN atendem o projeto desde que seu
comprimento seja de 15 m;
e) Nada se pode inferir com as informações acima.
4) Para a instalação de um galpão industrial com área
construída de 1950 m2, sendo que a largura é de 30,0 m e a
carga que será distribuída através das fundações será de 1500
t. Determine o número de furos de sondagem necessários e a
profundidade destes furos.
Solução:
1) Número de furos: 1950 m2 (1200+ 750 )m2
6f + 2f = 8 furos
2) Curva: L/D = 65/30 = 2,17
Entrada: q /𝜸.M.B
q = P/A = 15000/1950 = 7,70
𝜸 = 18 kN/m3
7,70/(18.0,1.30) = 0,14
Saída: D/B = 0,13
D = 3,90 m
BONS ESTUDOS !!!!!