Aula 01- Disposições construtivas de fundações profundas

Prévia do material em texto

Disposições 
construtivas de 
fundações profundas 
Eng. Marcone de Oliveira Junior, M.Sc.
FUNDAÇÕES II
2020.2
Fundação Profunda 
(NBR 6122: 2019) 
Elemento de fundação que
transmite a carga ao terreno ou
pela base (resistência de ponta) ou
por sua superfície lateral
(resistência de fuste) ou por uma
combinação das duas, sendo sua
ponta ou base apoiada em uma
profundidade superior a oito vezes
a sua menor dimensão em planta
e no mínimo 3,0 m; quando não for
atingido o limite de oito vezes, a
denominação é justificada. Neste
tipo de fundação incluem-se as
estacas e os tubulões.
DEFINIÇÃO
H > 8B
Grandeza fundamental para o
projeto de fundações profundas
por estacas é a carga admissível,
se o projeto for feito considerando
fator de segurança global e valores
característicos, ou a força
resistente de cálculo, quando for
feito considerando coeficientes de
ponderação e valores de cálculo.
Para tubulões, a grandeza
fundamental é a tensão admissível
ou tensão resistente de cálculo.
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Elemento de fundação profunda
em que, pelo menos na etapa final
da escavação do terreno, faz-se
necessário o trabalho manual em
profundidade para executar o
alargamento de base ou pelo
menos para a limpeza do fundo da
escavação, uma vez que neste
tipo de fundação as cargas são
resistidas preponderantemente
pela ponta.
TUBULÕES
TUBULÕES
TUBULÕES
TUBULÃO
A CÉU ABERTO
Trata-se de uma fundação profunda,
escavada manual ou mecanicamente,
em que, pelo menos na sua etapa final,
há descida de pessoal para alargamento
da base ou limpeza do fundo quando
não há base.
Neste tipo de fundação as cargas são
transmitidas essencialmente pela base a
um substrato de maior resistência.
Este tipo de fundação é empregado
acima do lençol freático, ou mesmo
abaixo dele, nos casos em que o solo se
mantenha estável sem risco de
desmoronamento e seja possível
controlar a água do interior do tubulão,
respeitando a legislação em vigor.
TUBULÃO A CÉU ABERTO
• Poço aberto manual ou
mecanicamente, executado acima do
nível d’água e que durante sua
execução deve-se garantir que não
haja desmoronamento;
• Pode ser revestido ou não;
• Escava-se o fuste até a cota
desejada, posteriormente alarga-se a
base para que em uma etapa final
preencha-se o furo com concreto.
TUBULÃO A CÉU ABERTO
SEM REVESTIMENTO
• Tipos mais simples, onde a
escavação é feita, sem revestimento,
mecânica ou manualmente;
• Indicados para solos, geralmente
coesivos, situados acima do N.A. e
que não apresentem riscos de
desmoronamento.
TUBULÃO A CÉU ABERTO
COM REVESTIMENTO
• Escavação feita com escoramento
para contenção lateral de terra;
• Indicados para solos com baixa
coesão ou em situações com risco de
desmoronamento;
• Tipos mais comuns: Chicago e Gow.
TUBULÃO A CÉU ABERTO
TUBULÃO
A AR COMPRIMIDO
TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
Trata-se de uma fundação profunda,
escavada manual ou mecanicamente,
em que, pelo menos na sua etapa final,
há descida de pessoal para alargamento
da base ou limpeza do fundo quando
não há base.
Neste tipo de fundação as cargas são
transmitidas essencialmente pela base a
um substrato de maior resistência.
Este tipo de solução é empregado
sempre que se pretende executar
tubulões abaixo do nível d’água em
solos que não atendam às condições de
B.2. A escavação do fuste destes
tubulões é sempre realizada com auxílio
de revestimento que pode ser de
concreto ou de aço (perdido ou
recuperado).
TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
• A escavação pode ser feita a céu
aberto (quando o terreno assim
permitir) até atingir o N.A.;
• A partir da cota do lençol d´’agua
instala-se no revestimento uma
campânula de chapa de aço própria
para trabalho em ar comprimido;
• Compressor instalado injeta o ar
comprimido.
TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
• Injeta-se ar comprimido para impedir
a entrada de água na escavação
(Pressão máxima = 3 atm);
• Profundidade limitada a 30 m abaixo
do N.A.
• Após atingir um terreno com
resistência compatível ao do projeto,
começa o alargamento da base com
posterior concretagem.
Elemento de fundação profunda
executado inteiramente por
equipamentos ou ferramentas,
sem que, em qualquer fase de sua
execução, haja trabalho manual
em profundidade.
Os materiais empregados podem
ser:
• madeira,
• aço,
• concreto pré-moldado,
• concreto moldado in loco,
• argamassa,
• calda de cimento,
• ou qualquer combinação dos
anteriores.
ESTACAS
De acordo com o processo executivo, as estacas podem ser separadas segundo o
local onde são moldadas:
 Estacas moldadas in loco:
• Estacas tipo Franki;
• Estacas sem lama bentonítica: estacas tipo Strauss, estacas escavadas
mecanicamente com trado helicoidal, estacas tipo broca, etc.
• Estacas tipo hélice contínua;
• Estacas injetadas: microestacas e as estacas-raíz.
 Estacas pré-moldadas:
• Estacas de concreto;
• Estacas de madeira;
• Estacas metálicas, etc.
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS
De acordo com o processo executivo, as estacas podem ser separadas segundo o
efeito no solo (ou tipo de deslocamento) que provocam ao serem executadas e
são classificadas como:
 Estacas “de deslocamento”
Introduzidas no terreno através de algum processo que não promova a retirada do
solo.
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS
 Estacas “de substituição”
São aquelas executadas in situ através da perfuração do terreno por um processo
qualquer, com remoção de material, com ou sem revestimento, com ou sem
utilização de fluido estabilizante.
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS
 Estacas “sem deslocamento”
Em alguns processos de estacas escavadas, em que não há praticamente
remoção do solo e/ou, na ocasião da concretagem, são tomadas medidas para
restabelecer as tensões geostáticas (ao menos parcialmente), estas estacas
podem ser classificadas numa categoria intermediária.
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS
De acordo com o sistema de funcionamento:
• Estacas de ponta;
• Estacas de atrito ou flutuante;
• Estaca mista.
De acordo com o sistema de carregamento:
• Estacas de compressão;
• Estacas de tração;
• Estacas de flexão.
CLASSIFICAÇÃO DAS ESTACAS
ESTACAS 
DE 
MADEIRA
São constituídas por troncos de árvores, razoavelmente
retilíneos, que têm uma preparação das extremidades (topo
e ponta) para cravação e limpeza da superfície lateral e,
caso sejam utilizadas em obras permanentes, um
tratamento com produtos preservativos.
ESTACAS DE MADEIRA
No Brasil, as estacas de madeira são utilizadas, quase que exclusivamente em
obras provisórias. Já na Europa e nos Estados Unidos, elas são largamente
empregadas em obras permanentes.
Têm uma duração ilimitada quando mantidas permanentemente debaixo d’água.
Sujeitas a alternâncias de secura e umidade, quase todas as madeiras são
destruídas rapidamente.
Da preocupação de se manter um bom estado as estacas de madeira decorre
que elas devem ser arrasadas, nas regiões onde o nível do lençol d’água está
sujeito a variações, sempre abaixo do nível mínimo.
ESTACAS DE MADEIRA
Aparelhamento da estaca
o Toda cortiça deve ser retirada, deixando-se apenas o alburno.
o A ponta da estaca deve ser cortada em forma cônica, com uma altura de 1,2
vezes o diâmetro (caso de terrenos resistentes) e 2 vezes o diâmetro (caso
de terrenos mais fracos).
o A cabeça da estaca deve ser protegida por um capacete ou simples anel. Em
condições de difícil cravação, a cabeça da estaca pode ser danificada e terá
que se preparar uma nova. Uma estaca rachada é imprópria para a absorção
de esforços.
o A ponta e o topo devem ter diâmetros maiores que 15 cm e 25 cm,
respectivamente, e o segmento de reta que une os centros das seções da
ponta e do topo deve estar compreendido integralmente no interior do
perímetro da estaca.
ESTACAS DE MADEIRA
Aparelhamento da estaca
ESTACAS DE MADEIRA
Vantagens
o Muito econômicas;
o Facilidade na cravação e transporte;
o Boa duração para obras provisórias (máximo 5 anos);
o Facilidade de corte e preparação para a cravação.
ESTACAS DE MADEIRA
Cargas admissíveis
ESTACASMETÁLICAS
Elemento estrutural produzido industrialmente, podendo ser
constituído por perfis laminados ou soldados, simples ou
múltiplos, tubos de chapa dobrada ou calandrada, tubos
(com ou sem costura) e trilhos.
ESTACAS METÁLICAS
ESTACAS METÁLICAS
Vantagens
o São fabricadas com seções transversais de várias formas e dimensões, o
que permite uma adaptação bem ajustada a cada caso.
o Devido ao peso relativamente pequeno e à elevada resistência na
compressão, na tração e na flexão, são fáceis de transportar e de manipular.
o Pela facilidade com que podem ser cortadas com maçarico ou emendadas
por solda, não oferecem dificuldade aos ajustes de comprimento no canteiro.
Além disso, os pedaços cortados podem ser aproveitados no prolongamento
de outras estacas.
o Pela elevada resistência do aço, são mais fáceis de cravar do que as estacas
de madeira ou de concreto pré-moldado, podendo passar por camadas
compactas ou permitir o embutimento nesses materiais.
ESTACAS METÁLICAS
Desvantagens
o Custo elevado. É evidente que, nessa análise, deve-se considerar o custo
global da fundação: estaca (material e cravação), equipamento (mobilização,
etc.), tempo de execução e blocos de coroamento.
o Corrosão: modernamente, os efeitos da corrosão sobre o tempo de vida das
estacas de aço, graças aos inúmeros estudos realizados, têm tido sua
importância devidamente limitada.
A NBR 6122 prescreve que estacas de aço total e permanentemente
enterradas, independente da situação do lençol d’água, podem dispensar
tratamento especial desde que seja descontada uma espessura de sacrifício.
ESTACAS METÁLICAS
Desvantagens
ESTACAS METÁLICAS
Cargas admissíveis
ESTACAS METÁLICAS
Cargas admissíveis
ESTACAS 
PRÉ-
MOLDADAS 
DE 
CONCRETO
Podem ser de concreto armado ou protendido, vibrado ou
centrifugado, com qualquer forma geométrica da seção
transversal, devendo apresentar resistência compatível com
os esforços de projeto e decorrentes do transporte,
manuseio, cravação e eventuais solos agressivos.
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Vantagens
o Boa qualidade do concreto que se pode obter e no fato de que os agentes
agressivos, eventualmente encontrados no solo, não terão nenhuma ação na
pega e cura do concreto.
o Segurança que oferecem na passagem através de camadas muito moles,
onde a concretagem in loco pode apresentar problemas.
Desvantagens
o Dificuldade de adaptação às variações do terreno. Se a camada resistente
apresentar variações na sua profundidade, e se a previsão de comprimento
não for feita cuidadosamente, terá que se enfrentar o problema de corte ou
emenda de estacas, com prejuízos para a economia da obra.
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Desvantagens
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Execução
• Marcação dos piquetes;
• Posicionamento do bate-estaca;
• Suspenção e posicionamento da estaca 
(aprumamento);
• Proteção da cabeça da estaca;
• Emendas;
• Medição da nega ou repique elástico; 
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Execução
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Manipulação e estocagem
o As estacas pré-moldadas precisam ser dimensionadas para resistir aos
esforços que sofrerão por ação da estrutura e aos esforços de manipulação e
cravação.
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Cargas admissíveis
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Nega e Repique elástico
Nega: medida da penetração permanente de uma estaca, causada pela
aplicação de um golpe de martelo ou pilão, sempre relacionada com a energia
de cravação, correspondente a aplicação de 10 golpes.
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS DE 
CONCRETO
Nega e Repique elástico
Repique elástico: parcela elástica da penetração máxima de uma estaca,
decorrente da aplicação de um golpe do martelo ou pilão.
Estaca escavada por meio de uma sonda ou piteira 
revestida por um tubo metálico recuperado cravado ao 
longo de toda a profundidade.
ESTACA
STRAUSS
ESTACA STRAUSS
Requer grande cuidado na execução quando se trabalha abaixo do lençol
d’água, um tipo desaconselhável nesse caso. Aceita-se, caso ao final da
perfuração exista água no fundo do furo, que não possa ser retirada pela sonda,
que seja lançado um volume de concreto seco para obturar o furo. Nesse caso,
deve-se desprezar a contribuição da ponta da estaca na sua capacidade de
carga.
Podem ser armadas com uma ferragem que permitam livre passagem do
soquete de compactação e garantam um cobrimento da armadura, não inferior a
3 cm.
Quando não armadas, deve-se providenciar uma ligação com o bloco, por meio
de uma ferragem até que simplesmente cravadas no concreto fresco.
ESTACA STRAUSS
VANTAGENS
o Equipamento leve e econômico (boa adaptabilidade a terrenos estreitos); 
o Ausência de vibrações; 
o Possibilidade de reconhecimento do maciço; 
o Possibilidade de executar a estaca do tamanho projetado;
o Estacas econômicas para cargas leves. 
ESTACA STRAUSS
DESVANTAGENS
o Com elevada vazão é difícil a retirada da água pela sonda (não
recomendada nesses casos);
o Em argilas moles ou areias submersas pode ocorrer seccionamento da
estaca (não recomendada nesses casos);
o Exige controle rigoroso na concretagem e na retirada dos tubos;
o Indicadas para comprimentos máximos de 25 m.
ESTACA STRAUSS
EXECUÇÃO
o Posicionamento do tripé, de forma que o
soquete fique centralizado no piquete de
locação da futura estaca;
o Inicia-se um pré-furo com o auxílio do
soquete que serve de guia para o
primeiro tubo, dentado na extremidade
(coroa);
o Uma vez implantado o primeiro tubo, o
soquete é substituído pela sonda de
percussão, onde por golpes, com o
auxílio de água vai retirando o solo do
interior do tubo;
o Após se atingir a cota desejada,
rosqueia-se um novo tubo, e repete-se o
processo até atingir a cota desejada;
ESTACA STRAUSS
EXECUÇÃO
o Após se atingir a cota desejada, realiza-
se a retirada da água e lama no interior
do furo, por meio da sonda, e procede-
se a limpeza do furo;
o Posiciona-se a armadura, quando
necessária;
o Lava-se e posiciona-se o soquete;
o Lança-se o concreto por meio de funil
(Fck > 15 Mpa, slump > 8 cm, e
consumo de cimento > 300 kg/m³);
ESTACA STRAUSS
EXECUÇÃO
o Apiloa-se o concreto por meio do
soquete, formando-se um bulbo na base;
o A medida em que a concretagem é
executada, vai se retirando o tubo
conforme o concreto é socado
(Recomenda-se camadas de concreto
de 1,0 m);
o Ao fim do processo, coloca-se no topo a
ferragem de espera.
São executadas através da cravação de um tubo por meio
de sucessivos golpes de um pilão em uma bucha seca de
pedra e areia aderida ao tubo.
ESTACA
FRANKI
ESTACA FRANKI
• O método consiste em cravar um tubo no solo por meio de golpes de um
pilão, em queda livre, numa bucha de concreto seco colocada na
extremidade do tubo;
• Estacas de cargas elevadas;
• Necessário equipamento e mão-de-obra especializados.
ESTACA FRANKI
EXECUÇÃO
•Posiciona-se o tubo de revestimento com ponta fechada;
•Forma-se uma bucha de brita e areia na extremidade do furo. A altura da
bucha gira em torno de 1,5 a 2,0 vezes o diâmetro do tubo;
•Compacta-se a bucha com o pilão de maneira que esta adere-se as paredes
do tubo, empurrando-o para baixo e cravando este no terreno;
ESTACA FRANKI
EXECUÇÃO
• A profundidade de cravação é definida pela nega do tubo:
Para queda de 1,0 m no pilão (10 golpes): nega entre 5 e 20 mm;
Para queda de 5,0 m no pilão (1 golpe): nega entre 5 e 20 mm.
• Prende-se o tubo na torre, erguendo-o levemente para expulsão da bucha
por meio de golpes do pilão;
• Inicia-se o alargamento da base da estaca, por meio do apiloamento de
pequenas quantidades de concreto seco;
ESTACA FRANKI
EXECUÇÃO
• Posiciona-se a armação e compacta-se volume adicional de concreto para 
fixá-la;
• Inicia-se a concretagem do fuste (Fck > 20 MPa, baixo fator água cimento 
e slump zero);
• O tubo é recuperado à medida em que o concreto é apiloado.
ESTACA FRANKI
CARACTERÍSTICAS GERAIS
• A base alargada proporciona maior resistência de ponta;
• Em solos arenosos o apiloamento da base os compacta,proporcionando 
maiores diâmetros de ponta;
• Em solos argilosos o apiloamento expele a água que é absorvida pelo 
concreto seco;
• O apiloamento do concreto do fuste compacta o solo e aumenta o atrito 
lateral.
Estaca moldada in loco, em que a perfuração é revestida
integralmente, em solo, por meio de segmentos de tubos
metálicos (revestimento) que vão sendo rosqueados à medida
que a perfuração é executada. O revestimento é recuperado.
É armada em todo o seu comprimento e a perfuração é
preenchida por uma argamassa de cimento e areia.
ESTACA
RAIZ
ESTACA FRANKI
• Essas estacas têm particularidades que permitem sua utilização em casos
em que os demais tipos de estacas não podem ser empregados:
o Não produzem choques nem vibrações;
o Há ferramentas que permitem executá-las através de obstáculos tais
como blocos de rocha ou peças de concreto;
o Os equipamentos são, em geral, de pequeno porte, o que possibilita o
trabalho em ambientes restritos;
o Podem ser executadas na vertical ou em qualquer inclinação.
ESTACA FRANKI
EXECUÇÃO
• A perfuração é realizada por meio de
perfuratriz rotativa com descida de tubo
de revestimento, auxiliada por
circulação de água, quando da
execução em solos;
• Quando da presença de material mais
resistente, acrescenta-se ao tubo uma
coroa diamantada;
• Após a perfuração completa, insere-se
a armadura (gaiola);
• Insere-se tubo 11/2’’ internamente ao
furo, procedendo injeção de argamassa
de baixo para cima;
ESTACA FRANKI
EXECUÇÃO
• Aplica-se golpes de ar comprimido
como forma de adensar a argamassa;
• À medida em que se aplica a
argamassa, vai se retirando o tubo de
revestimento com auxílio de um macaco
hidráulico.
ESTACA FRANKI
É uma estaca moldada in loco, executada através de
perfuração rotativa com tubos metálicos (revestimento) ou
rotopercussiva por dentro dos tubos, no caso de matacão ou
rocha.
MICRO-
-ESTACAS
MICROESTACAS
É armada e injetada, com calda de cimento ou argamassa, através do tubo
“manchete”, visando aumentar a resistência do atrito lateral.
Estaca moldada in loco, executada mediante a introdução no
terreno, por rotação, de um trado helicoidal contínuo e de
injeção de concreto pela própria haste central do trado,
simultaneamente com a sua retirada. A armação é sempre
colocada após a concretagem da estaca.
ESTACA
HÉLICE
CONTÍNUA
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
• Equipamentos comuns permitem a execução de estacas com diâmetros de
30 cm a 100 cm e comprimentos de 15 m até 30m.
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
PERFURAÇÃO
• Posiciona-se a hélice espiral que na sua extremidade inferior é dotada de
garras para facilitar o corte do terreno, e de uma tampa que impede a
entrada de solo no tubo central durante a escavação;
• Crava-se a hélice por meio de uma mesa rotativa;
• Perfuração se dá de forma contínua, assim sendo, não permite alívio
significativo das tensões do terreno (Execução possível em solos arenosos e
coesivos, na presença ou não do lençol freático).
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
ARMADURA
• Estacas submetidas a somente esforços de compressão, normalmente, não
são armadas;
• A armação (gaiolas), quando necessária, é inserida após a concretagem;
• As gaiolas são compostas por barras de grosso diâmetro e estribos em forma
helicoidal soldados nas barras. Na parte inferior, a gaiola deve ter barras
ligeiramente curvadas como forma de facilitar a inserção no concreto.
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
CONTROLE E MONITORAMENTO
• A execução é monitorada por sistema de computador ligado a sensores
instalados na máquina;
• O operador monitora da cabine, por meio de mostradores digitais, e faz
levantamento dos seguintes parâmetros da estaca: profundidade, velocidade
de rotação, torque, inclinação da estaca, pressão e volumes do concreto,
etc.;
• Um relatório é emitido para cada estaca, contendo seu provável perfil.
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
ESTACA HÉLICE ÔMEGA
Evolução da Hélice-contínua, com deslocamento lateral do terreno, sem o 
transporte do solo à superfície (melhoria no atrito lateral); 
CRITÉRIOS DE ESCOLHA DO TIPO DE 
FUNDAÇÃO
CARACTERÍSTICAS DO SUBSOLO 
• Em argilas muito moles não utilizar estacas de concreto moldada in loco;
• Em solos resistentes não utilizar estacas de concreto pré-moldadas;
• Em solos com matacão não utilizar estacas cravadas de qualquer tipo;
• NA elevado – não utilizar estacas de concreto moldadas in loco sem
revestimento.
CRITÉRIOS DE ESCOLHA DO TIPO DE 
FUNDAÇÃO
ESFORÇOS NAS FUNDAÇÕES 
• Nível de carga dos pilares;
• Demais esforços além de compressão (tração, torção, etc.)
CARACTERÍSTICAS DO LOCAL
• Topografia local e limitações de altura que dificultem o acesso do equipamento;
• Distância que onera o transporte de equipamentos;
DÚVIDAS?
OBRIGADO PELA 
ATENÇÃO.
	Número do slide 1
	Número do slide 2
	Número do slide 3
	Número do slide 4
	Número do slide 5
	Número do slide 6
	Número do slide 7
	Número do slide 8
	Número do slide 9
	Número do slide 10
	Número do slide 11
	Número do slide 12
	Número do slide 13
	Número do slide 14
	Número do slide 15
	Número do slide 16
	Número do slide 17
	Número do slide 18
	Número do slide 19
	Número do slide 20
	Número do slide 21
	Número do slide 22
	Número do slide 23
	Número do slide 24
	Número do slide 25
	Número do slide 26
	Número do slide 27
	Número do slide 28
	Número do slide 29
	Número do slide 30
	Número do slide 31
	Número do slide 32
	Número do slide 33
	Número do slide 34
	Número do slide 35
	Número do slide 36
	Número do slide 37
	Número do slide 38
	Número do slide 39
	Número do slide 40
	Número do slide 41
	Número do slide 42
	Número do slide 43
	Número do slide 44
	Número do slide 45
	Número do slide 46
	Número do slide 47
	Número do slide 48
	Número do slide 49
	Número do slide 50
	Número do slide 51
	Número do slide 52
	Número do slide 53
	Número do slide 54
	Número do slide 55
	Número do slide 56
	Número do slide 57
	Número do slide 58
	Número do slide 59
	Número do slide 60
	Número do slide 61
	Número do slide 62
	Número do slide 63
	Número do slide 64
	Número do slide 65
	Número do slide 66
	Número do slide 67
	Número do slide 68
	Número do slide 69
	Número do slide 70
	Número do slide 71
	Número do slide 72
	Número do slide 73
	Número do slide 74
	Número do slide 75