UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA ESTUDO DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA FORTALEZA 2009

2 ii VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA ESTUDO DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. Dr. Alexandre Araújo Bertini FORTALEZA 2009

3 iii VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA ESTUDO DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil. Aprovada em / / BANCA EXAMINADORA Prof. Dr. Alexandre Araújo Bertini (Orientador) Universidade Federal do Ceará - UFC Prof. MSc. Aldo de Almeida Oliveira Universidade Federal do Ceará - UFC Prof. MSc. Ricardo Marinho de Carvalho Universidade Federal do Ceará - UFC

4 iv À minha mãe, Maria Diomédia de França, pelo exemplo de caráter e por tudo aquilo que me proporcionou.

5 v AGRADECIMENTOS A Deus, por iluminar minha mente nos momentos mais difíceis e por me proteger, diariamente, dos riscos eminentes na corrida da vida. Ao meu orientador, professor Alexandre Araújo Bertini, pelo fornecimento dos relatórios de seus alunos e que foram fundamentais para a realização deste trabalho. À professora Tereza Denyse Pereira de Araújo, pelas sugestões dadas durante a realização da pesquisa. Ao engenheiro e professor Hugo Alcântara Mota, pelo exemplo de profissional dedicado à Engenharia Civil. Ao engenheiro e professor Antônio Nunes de Miranda, pelas valiosas explicações fornecidas. Ao engenheiro Antônio José Nóbrega Júnior, pelos esclarecimentos relevantes para este trabalho. À minha namorada, Lariza Cristina Maia Lima, pela paciência, compreensão e amor dedicados ao longo destes cinco anos. Aos meus amigos, pelo incentivo e por todo apoio dados durante as longas horas extras do curso. E aos demais que, de uma forma ou de outra, contribuíram para a realização desta monografia.

6 vi O talento educa-se na calma, o caráter no tumulto da vida. Johann Wolfgang Von Goethe.

7 vii RESUMO A partir do conhecimento sobre a evolução da engenharia de fundações no Brasil, é possível compreender as técnicas atualmente utilizadas na Região Metropolitana de Fortaleza (RMF). Dada a contextualização histórica do problema, surgem os principais questionamentos: quais foram os tipos de fundações realizadas nas primeiras edificações da cidade de Fortaleza, quais são os tipos de fundações que vêm sendo executadas nos edifícios de múltiplos pavimentos desta metrópole e quais são os fatores que determinam a adoção do tipo a ser empregado. Partindo-se destes questionamentos, pretende-se responder estas indagações, contribuindo para a comunidade acadêmica como um material disponível para futuras consultas àqueles que se interessarem pelo tema. Assim, após a realização de uma pesquisa bibliográfica, foi possível compreender as investigações geotécnicas de campo, os tipos de fundações de acordo com a classificação da NBR 6122 (ABNT, 1996), e os seus diversos processos executivos, ressaltando as vantagens e desvantagens das fundações profundas e os fatores que determinam a escolha da solução a ser adotada. Em seguida, fez-se uma caracterização da RMF quanto à geologia e às características geotécnicas, destacando o histórico das fundações executadas na capital. Com base nos relatórios de alunos da disciplina de Projeto e Construção de Edifícios, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, foi feito um levantamento das obras realizadas nos últimos cinco anos nesta região e, a partir dos resultados expostos, concluiu-se que a estaca raiz é o tipo de fundação mais utilizada nos edifícios de múltiplos pavimentos localizados na RMF. Palavras-chaves: Tipos de fundações. Edifícios. Fortaleza.

8 viii LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Arquitetura romana... 2 Figura 2.1 Tripé empregado na execução do ensaio SPT... 8 Figura 2.2 Sapata isolada com dimensões na vista em planta e na vista em perfil Figura 2.3 Radier em perspectiva Figura 2.4 Viga de fundação em perspectiva Figura 2.5 Bloco em perspectiva Figura 2.6 Mecanismo de resistência da fundação profunda...13 Figura 2.7 Escavação a céu aberto para execução de fundação superficial...13 Figura 2.8 Execução de lastro de concreto magro...14 Figura 2.9 Colocação das formas e armaduras da fundação...14 Figura 2.10 Concretagem do elemento de fundação...15 Figura 2.11 Reaterro da vala de escavação Figura 2.12 Fundações superficiais assentes em cotas diferentes...15 Figura 2.13 Detalhe de sapata isolada concretada Figura 2.14 Detalhe de bloco de fundação concretado Figura 2.15 Processo executivo da estaca Franki Figura 2.16 Execução de estaca tipo broca Figura 2.17 Execução das estacas tipo Strauss com cravação da piteira Figura 2.18 Equipamento para execução de estaca escavada mecanicamente com trado helicoidal Figura 2.19 Fases de execução das estacas do tipo hélice contínua Figura 2.20 Equipamento para execução de estaca tipo hélice contínua Figura 2.21 Etapas de execução das estacas raiz Figura 2.22 Execução de estaca raiz Figura 2.23 Estacas metálicas com diferentes seções transversais Figura 2.24 Soldagem dos perfis de estaca metálica Figura 2.25 Estacas de pré-moldadas de concreto com diferentes seções transversais...28 Figura 2.26 Tubulão a céu aberto em perspectiva e corte longitudinal Figura 2.27 Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto Figura 3.1 Mapa da Região Metropolitana de Fortaleza Figura 3.2 Mapa de situação dos bairros de Fortaleza... 33

9 ix Figura 3.3 Mapa de situação das Secretarias Executivas de Fortaleza Figura 3.4 Esboço geológico da Região Metropolitana de Fortaleza Figura 3.5 Corte da direção norte-sul Figura 3.6 Horizontes dos solos das regiões cristalinas Figura 3.7 Leito conglomerático da Formação Barreiras Figura 5.1 Mapa geral de localização das obras pesquisadas Figura 5.2 Distribuição das obras pesquisadas na Região Metropolitana de Fortaleza Figura 5.3 Distribuição das obras pesquisadas na cidade de Fortaleza Figura 5.4 Distribuição das obras pesquisadas na área da SER II Figura 5.5 Distribuição das obras pesquisadas na área da SER IV Figura 5.6 Distribuição das obras pesquisadas na área da SER VI Figura 5.7 Identificação geral dos tipos de fundações executadas na RMF Figura 5.8 Tipos de fundações diretas executadas na RMF...50 Figura 5.9 Tipos de fundações profundas executadas na RMF Figura 5.10 Identificação detalhada dos tipos de fundações executadas na RMF Figura 5.11 Identificação das faixas por número de pavimentos na RMF Figura 5.12 Tipos de fundações executadas na faixa de 3 a 10 pavimentos na RMF Figura 5.13 Tipos de fundações executadas na faixa de 11 a 20 pavimentos na RMF Figura Tipos de fundações executadas na faixa de 21 a 32 pavimentos na RMF Figura A.1 Exemplo de perfil individual de sondagem... 58

10 x LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Principais equipamentos para investigações de campo em uso no Nordeste...9 Tabela 4.1 Levantamento de obras visitadas no ano de Tabela 4.2 Levantamento de obras visitadas no ano de Tabela 4.3 Levantamento de obras visitadas no ano de Tabela 4.4 Levantamento de obras visitadas no ano de Tabela 4.5 Levantamento de obras visitadas no ano de

11 xi SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Contexto histórico Justificativa Objetivos Metodologia Estrutura do trabalho FUNDAÇÕES Investigações geotécnicas Tipos de fundações Fundações diretas ou superficiais Fundações profundas Processo executivo de fundações superficiais Processos executivos de fundações profundas Estacas tipo Franki Estacas tipo broca Estacas tipo Strauss Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal Estacas tipo hélice contínua Estacas raiz Estacas pré-moldadas Tubulões Escolha do tipo de fundação CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA Características gerais Geologia Características geotécnicas Histórico de fundações da cidade de Fortaleza APRESENTAÇÃO DOS DADOS COLETADOS RESULTADOS E DISCUSSÃO... 46

12 xii 6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO EXEMPLO DE PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM... 58

13 1 1 INTRODUÇÃO 1.1 Contexto histórico A evolução da engenharia de fundações confunde-se com a própria evolução da engenharia geotécnica (área que engloba os conhecimentos de fundações, barragens, obras de contenção e mecânica dos solos). De um modo geral, a história da engenharia geotécnica remonta aos primórdios da civilização humana, expressando os anseios do homem de adequar o meio em que habita às suas necessidades. Desde a Pré-história, ainda que sejam simples, já se têm relatos de obras realizadas pelo homem. De acordo com Nápoles Neto (1998), no período Paleolítico, o homem abrigava-se em cavernas rochosas ou em abrigos subterrâneos improvisados para proteger-se dos animais e das intempéries. Estes abrigos eram obtidos a partir de escavações verticais de até 2,0 metros de profundidade, o que já demonstrava alguma noção em estabilidade dos solos. No período Neolítico, com o advento da pedra lascada, o homem passou a trabalhar de forma rudimentar a madeira, construindo suas primeiras habitações sobre estacas de madeira, as palafitas, em regiões inundáveis. Cabanas de pedra eram feitas nos locais onde havia escassez de madeira. A descoberta dos metais promoveu um grande salto no desenvolvimento e na evolução do homem, pois podia fabricar ferramentas mais eficientes, o que permitiu escavar o solo e aperfeiçoar as técnicas construtivas, tornando possível a construção de obras de maior porte. No período dos antigos impérios do Oriente Próximo, o tijolo cerâmico e a pedra eram os materiais de construção mais utilizados na Mesopotâmia e no Egito, respectivamente. Sendo esses materiais mais pesados que a madeira, foram desenvolvidas novas técnicas de fundação por conta dos inúmeros problemas verificados nos terrenos. Obras como castelos, palácios, templos, dentre outras, eram assentadas sobre fundações arrumadas com restos de outras estruturas, misturadas ao solo e convenientemente compactadas. Assim, as construções eram erguidas uma sobre as outras sucessivamente (NÁPOLES NETO, 1998). Durante a Idade Clássica, as construções gregas caracterizavam-se pelo belo aspecto arquitetônico, com grandes pórticos e colunas em seus palácios e templos (Figura 1.1). Contudo, essas obras concentravam cargas nas fundações, que passaram a ser feitas de blocos superpostos em uma ou duas camadas. As fundações das construções gregas de menor porte eram basicamente constituídas por sapatas isoladas. Quando havia terrenos fracos, os

14 2 gregos detinham a técnica de melhoria do solo, misturando cinzas de carvão, calcário mole ou pedregulho ao solo e, em seguida, realizando a compactação. Diferentemente dos gregos, os romanos contribuíram significativamente para o desenvolvimento das técnicas construtivas de fundações. O uso da técnica de construção em arcos pelos romanos permitiu a realização de obras de maiores dimensões e mais pesadas do que aquelas executadas pelos gregos, necessitando, portanto, de fundações mais resistentes e eficientes. O destaque da execução de fundações pelos romanos era o uso de um concreto romano, preparado a partir da mistura de pozolana com calcário e daí, pela adição de pedaços de pedra ou de tijolos cozidos (NÁPOLES NETO, 1998). Figura 1.1 Arquitetura romana (Fonte: DANTAS NETO, 2008). Na Idade Média, foram realizados poucos avanços em relação às técnicas construtivas de fundações. Entretanto, com o crescente uso de estacas de madeira, pode ser citada a invenção do bate-estaca por Francesco di Giorgio, em 1450, bastante próximo do bate-estaca moderno (NÁPOLES NETO, 1998). Na Idade Moderna, o Renascimento proporcionou grande desenvolvimento científico, destacando os diversos projetos de aperfeiçoamento do bate-estaca por Leonardo da Vinci. A partir do século XVIII, com o conhecimento até então acumulado, surgiram diversas teorias, tais como, as leis de atrito e de coesão de Charles Coulomb (1776), o estado de tensão dos solos de William Rankine (1845), a percolação d água nas areias por Henri Darcy (1856) e os estudos de adensamento e consolidação das argilas por Karl Terzaghi (1925), considerado o pai da Mecânica dos Solos (NÁPOLES NETO, 1998). No Brasil, existem poucos registros sobre as primeiras obras de fundações utilizadas. Segundo Vargas (1998, p. 34), sabe-se através de documentos localizados no Mosteiro de São Bento, no Rio de Janeiro, que havia a tradição dos alicerces das obras comuns constituídos por pedras socadas em valas escavadas ao longo das paredes nas

15 3 construções do período colonial. Já no período do Império, a grande atividade da engenharia era a construção de estradas de ferro, que utilizavam fundações em blocos, provavelmente de alvenaria de pedra, em cavas abertas no terreno firme. Com o aprimoramento das técnicas de fundações, grandes edificações passaram a ser construídas no Rio de Janeiro, São Paulo, Recife e Manaus como, por exemplo, o Teatro Amazonas, construído entre 1884 e Aquele tipo de alicerce de pedras, citado nos documentos do Mosteiro de São Bento, deu lugar às sapatas e blocos de alvenaria de tijolos ou de pedra, sobre solos apiloados e, pelo menos, em cavas com 1,0 m de profundidade (VARGAS, 1998). No início do século XX e com o advento do concreto armado, foram construídos os primeiros edifícios no Rio de Janeiro e em São Paulo. Porém, não há registros sobre os tipos de fundações utilizadas. As informações mais precisas sobre fundações de edifícios surgem a partir de 1930, quando os edifícios construídos em concreto armado já se apoiavam sobre fundações diretas, do tipo sapatas de concreto armado ou blocos de concreto simples. Nas situações em que eram utilizadas fundações profundas, optava-se pelo uso de estacas de madeira ou estacas pré-moldadas de concreto armado (VARGAS, 1998). De acordo com Gusmão Filho (2005), quanto à região Nordeste do Brasil, destaca-se o pioneirismo da cidade do Recife, através da sua importância histórica na região, com registros de obras de fundações sobre o Forte das Cinco Pontas (1633) e do Teatro Santa Isabel (1840), sendo que este foi erguido sobre fundações de pedra argamassada com cal e assente em terreno de areia média e fofa, material comum nos aterros antigos do Recife. Por conta da forte presença de depósitos de argila mole orgânica na cidade, foram crescentes os avanços tecnológicos com o uso de fundações profundas, destacando-se o emprego da estaca Strauss como o primeiro tipo de estaca usada no Nordeste. 1.2 Justificativa Diante da contextualização do tema no mundo, no Brasil e no Nordeste brasileiro, surge o seguinte questionamento sobre a problemática da pesquisa: Quais são os tipos de fundações que vêm sendo utilizadas nos edifícios da Região Metropolitana de Fortaleza?

16 4 Assim, através desta pesquisa pretende-se obter respostas para esta pergunta, além de conseguir informações sobre: as investigações geotécnicas, os processos executivos de fundações, os fatores que determinam a escolha do tipo de fundação, as vantagens e desvantagens de cada tipo e o histórico de fundações executadas na cidade de Fortaleza. Espera-se, dessa forma, desenvolver um material amplo, interessante e que seja útil à comunidade acadêmica e à sociedade em geral, servindo-lhes para futuras consultas sobre as fundações empregadas na Região Metropolitana de Fortaleza. 1.3 Objetivos O objetivo geral consiste em investigar os tipos de fundações utilizadas nos edifícios de múltiplos pavimentos, residenciais ou comerciais, na Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), executadas no período entre 2005 e Para atingir o objetivo geral, é necessário que os objetivos específicos sejam alcançados. Assim, podem ser citados como objetivos específicos: Apresentar os processos executivos de fundações superficiais e profundas; Apresentar as vantagens e desvantagens dos diversos processos executivos de fundações profundas; Investigar os fatores que influenciam a escolha do tipo de fundação; Identificar os tipos de solos existentes na RMF; Identificar as características geotécnicas destes solos e que influenciam os projetos e a execução de fundações de edifícios; Obter informações sobre os tipos de fundações realizadas nas primeiras edificações de Fortaleza; E levantar quantitativamente os tipos de fundações executadas nos últimos cinco anos na RMF.

17 5 1.4 Metodologia A metodologia desenvolvida para realização deste trabalho consistiu em fazer, primeiramente, um levantamento da literatura existente sobre os diversos tipos de investigações geotécnicas de campo. Foram pesquisadas informações sobre os tipos de fundações, superficiais e profundas, bem como os seus processos executivos, expondo as principais vantagens e desvantagens de cada processo de execução das fundações profundas, obtidas através da NBR 6122 (ABNT, 1996), de livros e de artigos técnicos que tratam dos assuntos. Através de visitas a alguns canteiros de obras, em Fortaleza, foi possível acompanhar a execução das suas fundações, além de verificar, em campo, as vantagens e desvantagens dos tipos de fundações realizadas. Posteriormente, pesquisou-se sobre as características gerais da área escolhida para o estudo deste trabalho, a Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), destacando as informações sobre a geografia da região e sobre os dados gerais quanto à economia e à divisão política, em especial da cidade de Fortaleza. Foram pesquisadas informações quanto às características geológicas e geotécnicas dos solos encontrados na RMF e que influenciam no projeto de execução das fundações de edifícios. Em seguida, realizou-se a coleta de dados sobre os tipos de fundações executadas nos edifícios de múltiplos pavimentos localizados na RMF, e que tenham sido construídos nos últimos cinco anos. Estes dados foram obtidos através de trabalhos, em grupo, de alunos da disciplina de Projeto e Construção de Edifícios, ministrada pelos professores Alexandre Araújo Bertini e Ricardo Marinho de Carvalho, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará. Foram consideradas, ao todo, 107 obras distintas, constituídas por edificações residenciais e comerciais a partir de três pavimentos. As obras foram agrupadas conforme o ano em que foram estudadas pelos alunos do curso de Engenharia Civil, tendo o cuidado de não repeti-las na apresentação dos dados. Com o uso do software Microsoft Excel, estes dados foram analisados e organizados em planilhas, nas quais as obras foram indicadas por números, que variam de 1 a 107, localização, número de pavimentos e tipo de fundação executada.

18 6 Embora, em algumas obras, tenham sido utilizados mais de um tipo de fundação, para os interesses desta pesquisa foi considerado apenas o tipo principal, correspondente àquele que foi executado no edifício. Como resultado da pesquisa realizada, os dados presentes nas planilhas foram agrupados sob a forma de gráficos, também através do Microsoft Excel. Além disso, foram realizadas entrevistas com os engenheiros civis Antônio José Nóbrega Júnior, situação na qual foram obtidas informações quanto aos fatores que são considerados na escolha do tipo de fundação, Hugo Alcântara Mota e Antônio Nunes de Miranda, com quem foram obtidas as explicações sobre o histórico das fundações utilizadas na cidade de Fortaleza. 1.5 Estrutura do trabalho Este trabalho encontra-se dividido em seis capítulos, sendo o primeiro correspondente a esta introdução que trata da contextualização do problema, da justificativa, dos objetivos e da metodologia utilizada. O segundo capítulo aborda as investigações geotécnicas, os tipos de fundações e os seus processos executivos, bem como as vantagens e desvantagens de cada tipo de fundação profunda, ressaltando os fatores que determinam a escolha mais apropriada. O terceiro refere-se à caracterização da Região Metropolitana de Fortaleza, quanto aos seus aspectos gerais, à sua geologia e às suas características geotécnicas, além de apresentar o histórico de fundações realizadas na cidade de Fortaleza. No quarto capítulo são divulgados os dados coletados na pesquisa através de tabelas. No quinto, por meio de gráficos, são apresentados os resultados e a discussão. As conclusões e sugestões são abordadas no sexto e último capítulo, seguidas pelas referências bibliográficas que sustentam os fundamentos desta pesquisa. Ao final do trabalho, é disponibilizado um exemplo de perfil de sondagem.

19 7 2 FUNDAÇÕES 2.1 Investigações geotécnicas Segundo Quaresma et al. (1998), para elaboração de projetos de fundações é preciso conhecer de forma adequada o solo, ou seja, identificar e classificar as diversas camadas que o compõem. Isso pode ser obtido através de ensaios de investigação (ou prospecção) geotécnica, classificados em: ensaios de laboratório e ensaios de campo. destacar: Na prática, há predominância na realização de ensaios de campo, podendo-se O Standard Penetration Test (SPT); O ensaio de sondagem rotativa; O ensaio de penetração de cone (CPT); O ensaio de penetração de cone com medida das pressões neutras ou piezocone (CPT-U); O ensaio de palheta (Vane Test); Pressiômetros (PMT); O dilatômetro de Marchetti (DMT); Os ensaios de carregamento de placa ou provas de carga; E os ensaios geofísicos como, por exemplo, o ensaio de Cross-Hole. Em situações nas quais se quer uma análise detalhada do solo, recomenda-se a realização dos ensaios de CPT ou CPT-U. A sondagem rotativa é recomendada quando se atinge um estrato rochoso, matacão ou solos impenetráveis à percussão. Para a determinação da resistência ao cisalhamento dos depósitos de argila mole, recomenda-se a realização do ensaio de palheta, conhecido também por Vane Test. Já os ensaios de provas de carga, bastante utilizados entre 1940 e 1960, estão em desuso atualmente. Contudo, o ensaio de campo mais executado no mundo e no Brasil é o SPT, que consiste numa sondagem de simples reconhecimento à percussão, na qual é possível medir a resistência do solo ao longo da profundidade perfurada (QUARESMA et al., 1998).

20 8 Os objetivos esperados ao realizar uma sondagem do tipo SPT são: Conhecer o tipo de solo atravessado, a partir da amostra obtida a cada metro perfurado; Obter a resistência pelo solo à cravação do amostrador padrão, obtida a cada metro perfurado; E durante a perfuração, localizar a posição do nível d água. A execução do ensaio SPT (Figura 2.1) consiste na cravação do amostrador padrão no fundo de uma escavação realizada, seja ela revestida ou não, através de quedas sucessivas do martelo de 65 kg, que cai de uma altura de 75 cm. O Índice de Resistência à Penetração (N) corresponde ao número de golpes do martelo que faz com que o amostrador padrão penetre 30 cm no solo, após a cravação inicial de 15 cm (QUARESMA et al., 1998). Figura 2.1 Tripé empregado na execução do ensaio SPT (Fonte: DANTAS NETO, 2008). Durante a realização do ensaio de penetração, amostras de solo devem ser coletadas a cada metro pelo amostrador padrão, a partir do primeiro metro de profundidade, ou quando houver mudança de material, para análise táctil-visual do material coletado, procedendo-se a medida do Índice N. A perfuração nos solos coesivos (argilas) e acima do nível d água é feita por meio de trados. Nas situações em que os solos são do tipo não-

21 9 coesivos (areias) ou estão abaixo do nível d água, ou mesmo porque a perfuração ficou muito profunda, a escavação é feita através da circulação de água (QUARESMA et al., 1998). De acordo com Dantas Neto (2008), as vantagens deste ensaio com relação ao demais são: a simplicidade do equipamento, o seu baixo custo e a possibilidade de obter um valor numérico útil para realização dos projetos de fundações. O ensaio SPT tem sido usado para muitas aplicações como amostragem para identificação dos horizontes de solo, previsão da tensão admissível de fundações diretas em solos granulares e correlações com outras propriedades geomecânicas dos solos (DANTAS NETO, 2008, p. 18). Segundo Cavalcante e Bezerra (2005), o ensaio SPT é o método mais utilizado no Nordeste para analisar as características geotécnicas dos solos (Tabela 2.1). O Índice N, por muitas vezes, torna-se o único parâmetro considerado nos projetos de fundações da região. Além disso, é possível verificar, não apenas no Nordeste como em todo o Brasil, o descumprimento de alguns procedimentos quanto à execução do ensaio como, por exemplo, a falta de controle da altura de queda e do tamanho e peso do martelo. Conseqüentemente, essas condições podem influenciar a determinação do Índice N. Tabela 2.1 Principais equipamentos para investigações de campo em uso no Nordeste. Ensaio Quantidade de empresas que executam Estado Quantidade Alagoas 3 Bahia 12 Ceará 12 SPT Maranhão * 46 Paraíba 3 Piauí * Pernambuco 13 Rio Grande do Norte 2 Sergipe 1 Demais tipos de ensaios de campo PMT 1 ATECEL/UFCG CPT/CPT-U 4 POLI/UFBA, LSI/UFPE, UFC, UFCG DMT 1 LSI/UFPE Palheta (Vane Test) 3 POLI/UFBA, LSI/UFPE, UFS * = Informação não disponibilizada. Fonte: Cavalcante e Bezerra (2005).

22 Tipos de fundações Segundo Azeredo (1997), as fundações de um edifício são elementos estruturais com a finalidade de transmitir ao terreno as cargas provenientes da estrutura (carregamento próprio e sobrecarga). De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), as fundações são dividas em duas categorias: as fundações diretas ou superficiais e as fundações profundas Fundações diretas ou superficiais As fundações diretas ou superficiais são aquelas em que a carga é transmitida ao solo, predominantemente pelas tensões distribuídas sob a base do elemento estrutural de fundação. A NBR 6122 (ABNT, 1996) afirma ainda que a profundidade de assentamento de uma fundação superficial em relação ao terreno adjacente deve ser inferior a duas vezes a menor dimensão, em planta, do elemento estrutural. Enquadram-se nesta definição: Sapata isolada (Figura 2.2): é um elemento de concreto armado dimensionado de tal maneira que as tensões de tração geradas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo uso do aço. A base apresenta-se, geralmente, em planta, de forma quadrada, retangular ou trapezoidal; (a) Sapata isolada - planta (b) Sapata isolada - perfil Figura 2.2 Sapata isolada com dimensões na vista em planta e na vista em perfil (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

23 11 Sapata associada: corresponde a uma sapata comum a vários pilares cujos centros de gravidade não estejam situados no mesmo alinhamento; Sapata corrida: é uma sapata sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente; Radier (Figura 2.3): corresponde a uma fundação superficial que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos; Figura 2.3 Radier em perspectiva (Fonte: ABCP, s.d.). Viga de fundação (Figura 2.4): é um elemento de fundação comum a vários pilares cujos centros de gravidade, em planta, estejam situados no mesmo alinhamento; Figura 2.4 Viga de fundação em perspectiva (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

24 12 Bloco (Figura 2.5): elemento de concreto simples, dimensionado de forma que as tensões de tração geradas sejam resistidas unicamente pelo concreto. Apresenta-se, em planta, com seção quadrada ou retangular. Figura 2.5 Bloco em perspectiva (Fonte: ABCP, s.d.) Fundações profundas Segundo a NBR 6122 (ABNT, 1996), as fundações profundas são aquelas em que a carga é transmitida ao terreno pela sua base (resistência de ponta), por sua superfície lateral, também denominada de fuste (resistência lateral), ou por uma combinação destas (Figura 2.6), estando assente a uma profundidade superior ao dobro da sua menor dimensão em planta, ou de no mínimo 3 metros. Enquadram-se nesta definição: Tubulões: são elementos de fundação em que a carga é transmitida pela base (resistência de ponta), havendo descida de operário na escavação realizada pelo menos na fase final de execução; Estacas: são elementos de fundação executadas inteiramente por ferramentas ou equipamentos, não ocorrendo descida de operário em qualquer de suas fases de execução; Caixões: são elementos de fundação de forma prismática, concretados na superfície e inseridos no terreno por meio de escavação interna.

25 13 Figura 2.6 Mecanismo de resistência da fundação profunda (Fonte: RODRIGUES, s.d.). 2.3 Processo executivo de fundações superficiais O procedimento para execução de fundações superficiais é comum a todos os seus tipos, exceto quanto ao bloco por não utilizar armadura de aço. Deve-se realizar, primeiramente, a escavação a céu aberto (Figura 2.7), podendose fazer inclinação de talude de 1:2 (horizontal: vertical) ou outra, dependendo da estabilidade do terreno. A escavação deve ser feita de tal forma que permita a execução do elemento de fundação nas dimensões e cotas previstas no projeto. Figura 2.7 Escavação a céu aberto para execução de fundação superficial (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

26 14 Porém, a NBR 6122 (ABNT, 1996) recomenda que o elemento de fundação esteja assentado a uma profundidade mínima de 1,50 m, exceto se houver a presença de rocha. É importante, também, que se faça um espaço de 50 cm em volta das dimensões da base para facilitar os trabalhos dos operários na vala. Em seguida, executa-se um lastro de concreto magro (Figura 2.8) com espessura de 5,0 cm, inclusive nas laterais da base com medida de 50 cm. Figura 2.8 Execução de lastro de concreto magro (Fonte: DANTAS NETO, 2008). A partir daí, são colocadas as formas e as armaduras (Figura 2.9), exceto nos blocos, conforme projeto de estrutura de fundação, e posteriormente faz-se a concretagem do elemento de fundação (Figura 2.10). Figura 2.9 Colocação das formas e armaduras da fundação (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

27 15 Figura 2.10 Concretagem do elemento de fundação (Fonte: DANTAS NETO, 2008). Após a etapa de concretagem e cura do concreto, faz-se o reaterro da vala de escavação (Figura 2.11), tomando-se o cuidado de compactar o material de reaterro, como forma de prevenir possíveis recalques por acomodação do material utilizado. Figura 2.11 Reaterro da vala de escavação (Fonte: DANTAS NETO, 2008). A NBR 6122 (ABNT, 1996) também recomenda que, numa situação na qual existam duas fundações vizinhas assentadas em cotas diferentes (Figura 2.12), a fundação situada em cota de maior profundidade seja executada em primeiro lugar, a menos que sejam tomados cuidados especiais. Figura 2.12 Fundações superficiais assentes em cotas diferentes (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

28 16 Na Figura 2.13, obtida numa visita a um canteiro de obras localizado no Campus do Pici, em Fortaleza, é possível visualizar uma sapata isolada após a etapa de concretagem. Figura 2.13 Detalhe de sapata isolada concretada. Já na Figura 2.14, obtida na mesma visita ao canteiro de obras citado acima, é possível visualizar um bloco de fundação após a etapa de concretagem. Vale ressaltar que o bloco de fundação foi executado apenas com concreto simples (sem armaduras). Figura 2.14 Detalhe de bloco de fundação concretado.

29 Processos executivos de fundações profundas A seguir, são apresentados os processos executivos dos principais tipos de fundações profundas, bem como as vantagens e desvantagens oferecidas por cada um deles Estacas tipo Franki De acordo com Maia (1998), a estaca tipo Franki é uma estaca de concreto armado moldada in loco, que usa um tubo de revestimento cravado com a ponta fechada por meio de uma bucha (mistura de areia e brita) e que, ao final da execução, é recuperado ao ser concretada a estaca. seguir: As etapas de execução da estaca tipo Franki (Figura 2.15) são apresentadas a Etapa 1: corresponde ao posicionamento do tubo de revestimento e à formação da bucha, através de compactação pelo impacto do pilão; Etapa 2: corresponde à cravação do tubo no terreno, através dos golpes do pilão na bucha; Etapa 3: finalizada a cravação, prende-se o tubo ao bate-estacas e a bucha é então expulsa através dos golpes do pilão, dando início ao alargamento da base; Etapa 4: coloca-se, então, a armadura da estaca; Etapa 5: concreta-se o fuste com sucessivas camadas de pequena altura de concreto, recuperando o tubo com apiloamento das camadas; Etapa 6: corresponde à finalização do processo, concretando até 30 cm acima da cota de arrasamento.

30 18 Figura 2.15 Processo executivo da estaca Franki (Fonte: MAIA, 1998). A execução de uma estaca tipo Franki para ser bem sucedida depende da observância ao método executivo, do uso de equipamentos adequados e de mão-de-obra especializada e experiente (MAIA, 1998, p. 329). A principal vantagem oferecida por este tipo de estaca é a grande capacidade de carga obtida pelo alargamento de sua base. Contudo, devido às características do processo executivo das estacas tipo Franki, estas não são recomendadas para obras situadas em áreas urbanas, pois as construções vizinhas podem não suportar as grandes vibrações produzidas, além de solos com presença de argila mole saturada, devido a possíveis problemas de estrangulamento do fuste (falha de concretagem da estaca ocasionada em solos moles). É preciso, também, que o terreno seja plano devido às limitações do bate-estaca (MAIA, 1998).

31 Estacas tipo broca Segundo Falconi et al. (1998), a estaca tipo broca é usualmente escavada com trado tipo concha, manualmente, e sempre executada acima do nível d água. Devido à perfuração manual, sua utilização é restrita a pequenas cargas, além de atingir profundidades na ordem de 6,0 m, sem garantia de verticalidade do furo. Portanto, o processo executivo da estaca broca (Figura 2.16) consiste na perfuração com trado manual até a profundidade máxima de 6,0 m, com posterior concretagem in loco. As estacas tipo broca apresentam como principal vantagem o fato de não provocar vibrações durante a sua execução, nem necessitar de mão-de-obra e equipamentos especializados. Entretanto, têm como principal desvantagem a baixa capacidade de carga, além do fato de não poder ser executadas em terrenos com nível d água, principalmente em solos arenosos, ou em solos com presença de argila mole saturada, devido ao risco de estrangulamento do fuste. Figura 2.16 Execução de estaca tipo broca (Fonte: DANTAS NETO, 2008) Estacas tipo Strauss Segundo Falconi et al. (1998), a estaca tipo Strauss é executada através do uso de guincho acoplado a um motor, de soquete de 300 kg, de tripé e de tubulações e cabos de aço, além de uma piteira (Figura 2.17), que corresponde a um tipo de sonda mecânica que promove a retirada de solo durante a perfuração, com uso parcial ou total de revestimento recuperável.

32 20 Figura 2.17 Execução das estacas tipo Strauss com cravação da piteira (Fonte: DANTAS NETO, 2008). Posteriormente, é realizada a concretagem in loco, podendo as estacas tipo Strauss ser armadas (armaduras longitudinais com estribos helicoidais) ou não-armadas. Neste último caso, ao final do processo, são colocados os aços de espera para amarração aos blocos ou baldrames, com o concreto ainda fresco, deixando-os acima da cota de arrasamento (FALCONI et al., 1998). citadas: Dentre as vantagens oferecidas pela execução das estacas tipo Strauss, podem ser 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 pé direito reduzido; O processo executivo não causa vibrações que poderiam causar danos nas edificações vizinhas; Permite realizar comparação com a sondagem à percussão, devido à constatação das diversas camadas do solo durante o processo executivo. Contudo, como desvantagem, não é recomendável seu uso em terrenos com presença de nível d água ou com argila mole saturada, devido ao risco de estrangulamento do fuste.

33 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal Corresponde a um tipo de estaca escavada no terreno com o auxílio de um trado helicoidal mecânico (Figura 2.18). Figura 2.18 Equipamento para execução de estaca escavada mecanicamente com trado helicoidal (Fonte: DANTAS NETO, 2008). etapas: De acordo com Falconi (1998), seu processo executivo é constituído das seguintes Etapa 1: instalação, nivelamento e posicionamento do trado; Etapa 2: perfuração do solo com o uso da haste helicoidal até a cota desejada; Etapa 3: remoção da haste, fazendo-a girar no sentido contrário ao da perfuração a cada 2,0 m; Etapa 4: apiloamento do furo com soquete de concreto; Etapa 5: concretagem do furo; Etapa 6: vibração do concreto nos 2,0 m superiores da estaca; Etapa 7: colocação da armadura, deixando 50 cm acima da cota de arrasamento.

34 22 A utilização deste tipo de estaca oferece como vantagens: A grande mobilidade, versatilidade e produtividade; Não produz vibração no terreno; Permite realizar a amostragem do solo escavado. Contudo, como desvantagens, a execução deste tipo de estaca é limitada pelo nível d água e pela presença de solos com argila mole saturada, devido ao risco de estrangulamento do fuste Estacas tipo hélice contínua Segundo Antunes e Tarozzo (1998), a estaca tipo hélice contínua é um exemplo de fundação profunda por concreto moldado in loco e executada com trado helicoidal contínuo e com injeção de concreto através da haste central do trado, que por meio do monitoramento contínuo da pressão proporciona a retirada simultânea da haste enquanto é realizada a concretagem do fuste. O processo executivo da estaca tipo hélice contínua é dividido em três etapas (Figura 2.19): Figura 2.19 Fases de execução das estacas do tipo hélice contínua (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

35 23 Etapa A (perfuração): corresponde a cravação do trado helicoidal contínuo até a cota especificada em projeto; Etapa B (concretagem): bombeia-se o concreto pela haste, de maneira a preencher o vazio deixado pela hélice, que é retirada simultaneamente à concretagem; Etapa C (armadura): consiste na colocação de armaduras após a concretagem; De acordo com Antunes e Tarozzo (1998), as principais vantagens do processo executivos deste tipo de estaca são: A elevada produtividade, promovida pela versatilidade do equipamento, que conseqüentemente gera economia devido à redução do cronograma de obra; Adaptabilidade na maioria dos tipos de terreno, exceto quando ocorrem matacões e rochas; Não produz distúrbios e vibrações às construções vizinhas; Controle de qualidade dos serviços executados; Além de não causar descompressão do terreno, durante a execução. Entretanto, Antunes e Tarozzo (1998), ressaltam as desvantagens do processo executivo de estacas do tipo hélice contínua, tais como: É necessário que o terreno seja plano e que ofereça fácil movimentação para o grande porte do equipamento; É necessária a existência de uma central de concreto nas proximidades da obra, por conta da alta produtividade deste processo executivo; É necessário um número mínimo de estacas para compensar os custos com a mobilização dos equipamentos envolvidos; É necessário haver no canteiro de obras uma pá-carregadeira para realizar a limpeza e remoção do material extraído da perfuração. A Figura 2.20 mostra o equipamento utilizado para execução de estacas tipo hélice contínua, obtida através de visita a um canteiro de obras localizado na Avenida Humberto Monte, no bairro Pici, em Fortaleza.

36 24 Figura 2.20 Equipamento para execução de estaca tipo hélice contínua Estacas raiz De acordo com Alonso (1998a), a estaca raiz corresponde a um tipo de fundação injetada, ou seja, um tipo de fundação executada por meio do uso de injeção de calda de cimento ou de argamassa de cimento e areia sob pressão, garantindo, dessa forma, a integridade do fuste e aumentando a resistência lateral, de ponta, ou de ambas. O processo executivo das estacas raiz é dividido em quatro etapas (Figura 2.21): Etapa 1: perfuração do terreno por meio de circulação de água; Etapa 2: colocação da armadura; Etapa 3: preenchimento do furo com argamassa, utilizando um tubo de injeção que é levado até o final da perfuração e a realização da injeção, de baixo para cima, até que a argamassa, ou calda de cimento, extravase pela abertura superior do tubo de revestimento; Etapa 4: aplicação de golpes de ar comprimido com remoção simultânea dos tubos de revestimento rosqueáveis.

37 25 Figura 2.21 Etapas de execução das estacas raiz (Fonte: ALONSO, 1998a). A principal vantagem da estaca raiz é a elevada tensão de trabalho do fuste, que é constituído por argamassa de cimento e areia, e o fato de ser inteiramente armada ao longo de todo o seu comprimento. Além disso, por conta do tamanho relativamente pequeno do equipamento, é uma boa sugestão para fundações em locais de difícil acesso. Contudo, como desvantagens, o processo executivo de estacas raiz exige um estoque de sacos de cimentos no canteiro, assim como, a necessidade de reservatório de água na obra e o aspecto de sujeira, devido à lama resultante do processo de circulação de água, durante a escavação do solo. Na Figura 2.22, obtida numa visita realizada a um canteiro de obras localizado na Rua Barão de Aratanha, no bairro de Fátima, em Fortaleza, é possível visualizar a lama acumulada resultante do processo de execução das estacas tipo raiz.

38 26 Figura 2.22 Execução de estaca raiz Estacas pré-moldadas Segundo Alonso (1998b), as estacas pré-moldadas caracterizam-se de acordo com o método de execução, podendo ser cravadas no terreno por percussão, prensagem ou vibração, classificadas no grupo das estacas de deslocamento. Em geral, são constituídas por um único material, podendo ser aço, madeira, concreto armado ou protendido. Quando houver a associação de dois desses materiais, passa a receber a denominação de estaca mista. As estacas de madeira são normalmente cravadas por percussão, necessitando de proteção na cabeça da estaca através do uso de anel cilíndrico de aço, para evitar o rompimento ou desgaste da madeira devido à ação do pilão. Caso a estaca tenha que atravessar camadas resistentes de solo, é preciso que a ponta da estaca seja protegida com uma ponteira de aço. Uma das vantagens é o fato de apresentar vida útil praticamente ilimitada, desde que seja mantida permanentemente abaixo do nível d água. Entretanto, como desvantagem, é a necessidade de receber tratamento contra o apodrecimento precoce e o ataque de insetos (ALONSO, 1998b). As estacas metálicas (Figura 2.23) são constituídas por peças de aço laminado ou soldado, tais como perfis de seção I e H, chapas dobradas de seção circular, quadrada, retangular bem como os trilhos, estes reaproveitados após sua remoção de linhas férreas (ALONSO, 1998b, p. 375). Dentre as vantagens, apresentam elevada capacidade de suporte,

39 27 são executadas com grande rapidez e geram perturbações menores do que àquelas geradas por outros tipos de estacas cravadas por percussão. Contudo, deve-se ter um cuidado especial quanto à soldagem de perfis que constituem uma mesma estaca, de forma a garantir uma união eficiente. Conforme Alonso (1998b), um problema comum é o drapejamento, ou seja, o encurvamento do eixo da estaca metálica, durante a cravação por percussão, através de solos de baixa resistência (argila mole). Figura 2.23 Estacas metálicas com diferentes seções transversais (Fonte: ABCP, s.d.). Na Figura 2.24, obtida numa visita realizada a um canteiro de obras localizado na Avenida José Bastos, no bairro Couto Fernandes, em Fortaleza, é possível visualizar o serviço de soldagem de dois perfis de uma estaca metálica. Figura 2.24 Soldagem dos perfis de estaca metálica.

40 28 As estacas de concreto (Figura 2.25) podem ser armadas ou protendidas (seção circular), adensadas por centrifugação (seção circular) ou por vibração (seção quadrada ou circular). Dentre suas vantagens está o controle de qualidade exercido na confecção das estacas (diferentemente das moldadas in loco). Entretanto, devem-se tomar cuidados quanto ao transporte, para que não haja quebras, e quanto ao uso em terrenos com presença de matacões ou camadas pedregulhosas, devido aos riscos de ruptura por conta dos elevados esforços de cravação (DANTAS NETO, 2008). Figura 2.25 Estacas de pré-moldadas de concreto com diferentes seções transversais (Fonte: ABCP, s.d.). Segundo Dantas Neto (2008), o controle da capacidade de carga das estacas prémoldadas é feito através da determinação da nega. A nega corresponde à penetração permanente da estaca promovida pela aplicação de um golpe do pilão. Normalmente é medida através de uma série de dez golpes Tubulões De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), os tubulões são elementos de fundação profunda executados em escavações abertas no terreno, na qual ocorre descida de operário pelo menos na sua fase final. Podem ser do tipo tubulão a céu aberto ou tubulão a ar comprimido. Segundo a NBR 6122 (ABNT, 1996), o procedimento executivo de tubulões a céu aberto consiste na escavação de um poço aberto no terreno, realizando o alargamento de sua base e posterior concretagem. São executados, geralmente, acima do nível d água, a menos que se faça o rebaixamento do lençol freático, como forma de evitar riscos de

41 29 desmoronamento da perfuração. Nas situações em que houver apenas carregamento vertical, pode-se utilizar apenas armadura no topo para fazer a amarração com o bloco de coroamento (Figura 2.26). (a) Perspectiva (b) Corte longitudinal Figura 2.26 Tubulão a céu aberto em perspectiva e corte longitudinal (Fonte: DANTAS NETO, 2008). De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), os tubulões a ar comprimido, sejam com camisa de concreto (Figura 2.27) ou de aço, são utilizados nas situações nas quais a escavação é feita abaixo do nível d água e não é possível realização de rebaixamento do lençol freático. Permitem profundidades de até 30 m abaixo do nível d água, desde que sejam tomadas as precauções quanto à pressão máxima de ar comprimido.

42 30 Figura 2.27 Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto (Fonte: DANTAS NETO, 2008). As principais vantagens deste processo executivo estão na elevada capacidade de carga dos tubulões, devido ao alargamento da base e que conseqüentemente gera economia por não utilizar armaduras, além das grandes profundidades obtidas nas escavações, principalmente quando se utiliza o tubulão com ar comprimido. Entretanto, dentre as desvantagens, a principal está nos riscos aos quais os operários estão envolvidos (desmoronamentos e falhas na compressão e descompressão do ar), o que exige uma equipe médica durante a execução das atividades. 2.5 Escolha do tipo de fundação Segundo o engenheiro geotécnico Antônio José Nóbrega Júnior, diretor técnico da empresa Geobrasil/Fundações Projetos e Engenharia Ltda., empresa especializada na área de projetos e execução de fundações em Fortaleza, podem ser considerados como fatores

43 31 principais que determinam a escolha de um determinado tipo de fundação: A carga da edificação, ou seja, a carga proveniente dos pilares. Assim, é importante conhecer o carregamento dos pilares, identificando a ocorrência de esforços de compressão, tração ou de flexão; O tipo de solo, que através dos relatórios de sondagem, é possível identificar a presença de argilas moles orgânicas, de solos muito resistentes, de nível d água e de matacões; A vizinhança, pois a localização da obra tem sido um fator determinante na escolha, visto que alternativas à percussão como estacas pré-moldadas de concreto, metálicas e Franki são evitadas devido aos incômodos sofridos pelos vizinhos; O cronograma de execução, buscando alternativas com menor prazo de execução; E o custo, um fator importante, mas que não pode superar os fatores técnicos de projeto. Na situação em que é apontado o uso de fundações profundas do tipo estaca, parte-se então para a comparação do custo. Na determinação do preço final de uma alternativa, é preciso levar em consideração três itens importantes: a mão-de-obra, ou seja, a execução do serviço; o material que será gasto na realização daquela estaca; e o volume do bloco de coroamento (estrutura de transição entre a fundação e os pilares). O preço final será a composição destes três itens. Às vezes, é possível que uma solução seja mais econômica quando se analisa os custos do serviço, porém quando se adicionam os custos relativos ao volume do bloco de coroamento (concreto e aço), ela pode torna-se menos atraente. Embora não seja um fator determinante na escolha, o layout do canteiro de obras pode influenciar na utilização de determinada solução, como por exemplo, a estaca tipo hélice contínua. Em canteiros de profundidade elevada (três ou quatro níveis de subsolo) e que não disponham de rampa, não permitem a entrada da máquina de execução deste tipo de estaca. Enquanto isso, o equipamento de estaca raiz é favorecido, pois pode entrar no canteiro com o auxílio de um guindaste.

44 32 3 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA 3.1 Características gerais A Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), também conhecida por Grande Fortaleza, foi criada pela Lei Complementar Federal nº 14, de 8 de junho de Atualmente é formada por 15 municípios (Figura 3.1): Fortaleza, Caucaia, Maranguape, Pacatuba, Aquiraz, Maracanaú, Eusébio, Guaiúba, Itaitinga, Chorozinho, Pacajus, Horizonte, São Gonçalo do Amarante, Pindoretama e Cascavel (estas duas últimas ingressaram em 2009 por decisão do governo estadual). Apresenta uma área de 5.785,82 km 2 e uma população de habitantes (WIKIPÉDIA, 2009). A RMF correponde, em população, à terceira maior região metropolitana do Nordeste (após as regiões metropolitanas de Salvador e do Recife), gerando como área de influência, além do estado do Ceará, o oeste do Rio Grande do Norte, o centro-norte do Piauí, o leste do Maranhão e a região de divisa entre o estados do Ceará e de Pernambuco. Uma das maiores dificuldades enfrentadas pela RMF é a integração de suas cidades, pois o transporte coletivo é pouco abrangente. Além disso, a cidade de Fortaleza detém a quase totalidade dos equipamentos urbanos da metrópole (WIKIPÉDIA, 2009). Figura 3.1 Mapa da Região Metropolitana de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).

45 33 Quanto à economia da RMF, pode-se observar que no entorno do Porto do Pecém, localizado entre os municípios de Caucaia e São Gonçalo do Amarante, está sendo estruturado o Complexo Industrial e Portuário do Pecém, que abrigará também a Usina Siderúrgica do Ceará. Já o Distrito Industrial de Maracanaú abriga boa parte das indústrias da metrópole, sendo outra parte localizada no corredor da Rodovia BR-116, ao longo de Horizonte e Pacajus. O turismo e a expansão imobiliária estão entre as principais atividades dos municípios litorâneos, tais como São Gonçalo do Amarante, Caucaia, Aquiraz e Cascavel. Fortaleza possui 313,8 km 2 e habitantes. Além disso, possui 34 km de praias e está situada a uma altitude média de 21 m, é dividida em 114 bairros (Figura 3.2) e em 6 unidades administrativas diretas da prefeitura denominadas de Secretarias Executivas Regionais (SERs), conforme Figura 3.3 (WIKIPÉDIA, 2009). Figura 3.2 Mapa de situação dos bairros de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).

46 34 SER I SER III SER II SER IV SER V SER VI Figura 3.3 Mapa de situação das Secretarias Executivas de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009). Um setor que tem se destacado na economia de Fortaleza é o da indústria da construção civil. O acelerado crescimento da cidade tem proporcionado a construção de um grande número de edificações verticais, principalmente nos bairros localizados na SER II da capital, tais como Aldeota, Meireles, Praia de Iracema, Mucuripe, Cocó e Dionísio Torres. Enquanto que nas outras regiões da capital e nos outros municípios da RMF, há a predominância de edificações horizontais, com alguns ninhos de edificações verticais. A localização privilegiada de Fortaleza proporciona para a RMF a criação de um pólo turístico importante tanto para o Nordeste quanto para o Brasil. Devido às belezas de suas praias, os municípios litorâneos atraem cada vez mais um fluxo maior de turistas brasileiros e estrangeiros, que por sua vez favorecem a geração de renda e de emprego, em especial no setor da construção civil. Fortaleza possui clima quente, com temperatura média de 26,5 ºC, e vegetação tipicamente litorânea com áreas de mangue do Parque Ecológico do Cocó, sendo esta a maior área verde da cidade com área de hectares. Dentre as capitais do Nordeste, Fortaleza possui o segundo maior Produto Interno Bruto (PIB), perdendo apenas para Salvador. O destaque é dado para o comércio, principal atividade responsável por gerar riquezas na economia fortalezense (WIKIPÉDIA, 2009).

47 Geologia Segundo Miranda (2005), a geologia da RMF é caracterizada pela existência das seguintes feições geológicas: rochas cristalinas dos tipos metamórficas e ígneas do Complexo Nordestino, sedimentos terciários do Grupo Barreiras e dunas dos tipos edafizadas e móveis (Figura 3.4). Todas elas são cortadas por cursos d água do sistema fluvial, nos quais os sedimentos recentes estão depositados. Depósitos fluvio-aluvionares e de mangue Coberturas colúvio-aluvionares Dunas Granitos pós-tectônicos Páleo-dunas Formação Barreiras Complexo Gnáissico-Migmático Complexo Granítico-Migmático Figura 3.4 Esboço geológico da Região Metropolitana de Fortaleza (Fonte: MOURA, 1997).

48 36 As rochas cristalinas do Complexo Nordestino consistem de metassedimentos, gnaisses, xistos, quartzitos e calcários, com migmáticos e rochas graníticas associadas ao período Pré-Cambriano. Os gnaisses de coloração cinza claro, com granulometria média, constituídos de quartzo, feldspato e mica, são comuns na RMF. Estão presentes na região que compreendem as cidades de Maracanaú, Maranguape e Caucaia, sendo que na região próxima ao litoral de Fortaleza elas encontram-se abaixo do Grupo ou Formação Barreiras (Figura 3.5). Nas Serras de Maranguape, da Aratanha e de Camará estão localizadas pedreiras industriais que fornecem pedras britadas ou em blocos para o setor da construção civil. Nestas elevações existem, também, depósitos de colúvios, resultantes do transporte dos solos de alteração (MIRANDA, 2005). Figura 3.5 Corte da direção norte-sul (Fonte: MIRANDA, 2005). A Formação Barreiras, segundo Miranda (2005, p. 296), distribui-se como uma faixa sedimentar de largura variável (até 30 km) acompanhando a linha da costa, parcialmente recoberta junto ao litoral por dunas e areias marinhas. Tais sedimentos consistem de argilas variegadas e arenitos avermelhados com níveis caulínicos ou ricos em cascalho, apresentando camadas laterizadas e conglomerações grosseiras com cimento ferruginoso. Em áreas como a Volta da Jurema, Mucuripe e Iguape, este processo de oxidação chega a formar camadas resistentes, que afloram em alguns pontos do litoral resistindo ao avanço do mar e definindo o formato da costa. As dunas edafizadas, ou páleo-dunas, e as dunas móveis consistem de areias bem selecionadas de granulação fina a média, às vezes siltosas, quartzosas e quartzo-feldspáticas,

49 37 com coloração amarela, laranja ou acinzentada. Encontram-se sobre os sedimentos da Formação Barreiras e, na RMF, as dunas estão quase completamente descaracterizadas por conta do avanço da urbanização. Enquanto isso, as páleo-dunas estão cobertas por uma camada de areia com matéria orgânica, mostrando-se com coloração cinza ou marrom (MIRANDA, 2005). Seguindo a rede fluvial da RMF, são encontrados os depósitos de sedimentos aluvionares. Esses depósitos são formados por sedimentos de granulometria grossa ao longo da calha dos rios nas regiões das rochas cristalinas. Já nas planícies de inundação, são formadas por areias finas, siltes e argilas, geralmente com matéria orgânica. Enquanto isso, nas áreas próximas ao litoral, sobre as dunas e os sedimentos da Formação Barreiras, existem depósitos mais possantes de sedimentos finos com presença de matéria orgânica nas regiões de lagoas e mangues, como é o caso do depósito de argila orgânica de 12 metros de espessura da região da Avenida Engenheiro Santana Júnior com o Rio Cocó (MIRANDA, 2005). 3.3 Características geotécnicas Segundo Miranda (2005, p. 297), os solos da região [RMF] apresentam características geotécnicas bem definidas que influenciam o projeto e a execução das obras de engenharia. Conseqüentemente, essas características são importantes em relação ao suporte das fundações das edificações. A região das rochas cristalinas apresenta três níveis horizontais distintos (Figura 3.6). O primeiro, superficial, apresenta-se como arenoso-argiloso com pedregulhos, marrom, com presença de raízes e de matérias orgânicas. O segundo horizonte, conhecido no meio científico por solo residual maduro, apresenta-se como areia argilosa com pedregulhos, vermelha ou amarela. Por fim, o terceiro horizonte, conhecido por solo residual jovem (ou saprolito), apresenta-se com a aparência da rocha gnáissica com frações de areia, silte e argila (MIRANDA, 2005).

50 38 Figura 3.6 Horizontes dos solos das regiões cristalinas (Fonte: MIRANDA, 2005). Assim, Miranda (2005, p. 299) afirma que estacas pré-moldadas de concreto, hélice contínua, Franki e tubulões geralmente se apóiam sobre o horizonte saprolítico. No caso das estacas raízes, pelo fato de serem executadas com perfuratrizes rotativas, e das estacas metálicas, por conta das elevadas capacidades e reduzidas seções, elas conseguem ultrapassar essa camada e atingem a rocha. Na região da Formação Barreiras, os solos são constituídos por areia, silte e argila em variadas proporções com níveis ricos em cascalho, com camadas de areias argilosas, areias siltosas e argilas areno-siltosas, de coloração cinza claro ao vermelho, passando por amarelo e laranja. Além disso, há a existência de camadas conglomeráticas e laterizadas formando arenitos de cimento ferruginoso, presentes em cotas próximas ao nível do mar e que irão influenciar o projeto de fundações para edifícios à beira-mar (Figura 3.7). No caso das estacas metálicas, a cravação é geralmente interrompida ao atingir estas camadas (MIRANDA, 2005). Figura 3.7 Leito conglomerático da Formação Barreiras (Fonte: MIRANDA, 2005).

51 39 Portanto, na maioria das obras realizadas nesta região, haverá o predomínio de camadas de areia e argila, pouco permeáveis, com formação de lençol freático e com consistência e compacidade que variam de forma crescente conforme a profundidade, medidos através de ensaios de investigação geotécnica, como o SPT, por exemplo. Miranda (2005, p. 301) afirma que estas condições não constituirão problema para as fundações de obras de pequeno porte, mas exigirão fundações profundas em estacas ou tubulões para obras de maior concentração de cargas. Ainda assim, quanto às fundações na Formação Barreiras, segundo Miranda (2005, p. 301), as estacas pré-moldadas de concreto, Franki, raiz, hélice contínua e tubulões geralmente atingem profundidades entre 10 a 15 metros, já as estacas metálicas avançam até profundidades da ordem de 25 metros. Entretanto, as estacas metálicas não conseguem atingir tal profundidade em regiões com presença de arenitos e conglomerados ferruginosos, como explicitados anteriormente. Na região de dunas, os solos são constituídos por areias finas e médias, algumas vezes siltosas, de coloração cinza claro, amarela e laranja, com espessuras de até 15 metros e compacidade crescente. Estes solos são excelentes para suportar pequenas edificações, assentadas sobre fundações diretas. No caso de edificações com maiores concentrações de carga, é exigido o emprego de fundações profundas. De acordo com Miranda (2005, p. 306), geralmente as estacas metálicas, Franki, raiz, hélice contínua e tubulões alcançam profundidades entre 5 a 15 metros. As estacas metálicas não atingem nega nesta camada, indo buscar apoio nos sedimentos terciários subjacentes. Quanto aos depósitos de sedimentos aluvionares, estes são constituídos por areias grossas e pedregulhos nas calhas dos rios das regiões cristalinas. Neste caso, as obras deverão se apoiar em fundações profundas sobre o solo residual subjacente ou sobre a rocha do embasamento. Nas regiões das planícies de inundação, os solos aluvionares são constituídos por areias finas, siltes e argilas, quase sempre com matéria orgânica, e exigindo fundações profundas por conta do grande risco de ocorrência de recalques com uso de fundações diretas. De forma similar, os solos aluvionares da região de rios, mangues e lagoas sobre a Formação Barreiras e sobre as dunas apresentam, também, granulometria fina com matéria orgânica e exigindo, de forma obrigatória, o uso de fundações profundas devido aos riscos de recalques que são oferecidos no caso das fundações diretas (MIRANDA, 2005).

52 Histórico de fundações na cidade de Fortaleza O que se sabe da história das fundações executadas em Fortaleza é através de relatos de profissionais da área geotécnica, como os do engenheiro civil e consultor Antônio Nunes de Miranda e da área de estruturas de edificações, como os do engenheiro estrutural Hugo Alcântara Mota, ex-diretores do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Ceará. Até meados da década de 60, havia muitos edifícios de 3 andares executados sobre fundações diretas, baseados nas condições de carga do solo de dunas, e sendo admitida nos projetos a capacidade de suporte de 1 kgf/cm 2 (ou 100 kpa). Esta capacidade podia variar de 0,5 kgf/cm 2 (nas regiões de dunas depositadas sobre lagoas) a 1,5 kgf/cm 2. Assim eram comuns os recalques sofridos pelas edificações naquela época, contudo ocorriam em condições aceitáveis. Um fato que chama a atenção era o edifício do IAPC (Instituto de Aposentadoria e Pensão dos Comerciários), onde está localizado atualmente o INSS (Instituto Nacional de Seguridade Social), e recentemente denominado por Previdência Social. Consiste no primeiro grande edifício de Fortaleza, até a década de 60, com aproximadamente 12 andares, feito em estrutura de concreto armado e assente sobre fundações diretas do tipo sapatas. Este edifício ficou famoso, em noticiários da época, pelos recalques relativamente grandes ocorridos, sendo abandonado por diversas vezes pelos seus usuários. Atualmente, nota-se que a estrutura encontra-se num ponto de equilíbrio devido à acomodação de suas fundações. Na década de 70, com a valorização dos terrenos, passou-se a construir edifícios de 8 andares, cuja capacidade, em geral, não era mais suportada pelas sapatas. Nessa época, destacam-se as estacas pré-moldadas de concreto. Contudo, com a construção de edifícios de 12 andares, e pelas limitações dimensionais das estacas pré-moldadas da época que necessitava de comprimentos maiores, adotou-se a solução de construir um nível de subsolo. Assim as sapatas voltaram a ser empregadas, pois se conseguia capacidades de suportes de 2 kgf/cm 2. Essa época caracteriza-se, também, pelo uso de estacas metálicas, especialmente na região do litoral de Fortaleza, onde é comum encontrar a camada de arenito, citado anteriormente. Nessa região, as estacas pré-moldadas não conseguiam atravessar esta camada resistente, com SPT de 20 a 25 golpes, favorecendo o uso das estacas metálicas que, em geral,

53 41 penetravam a camada de arenito. Com o tempo, os trilhos utilizados na cravação de estacas metálicas, até então consideradas sucatas de ferrovias desativadas, tiveram seus preços majorados, pois o comércio de trilhos ficou concentrado nas mãos de poucas pessoas. Além do mais, o barulho e a vibração produzidos durante a cravação passou a gerar incômodos à vizinhança. Na década de 90, os edifícios chegavam a 18 andares e passaram a ser executados em estacas, destacando-se como novidade a estaca raiz. Este tipo de fundação passou a substituir as estacas metálicas, pois como a perfuração é feita com uma broca diamantada, conseguia atravessar qualquer tipo de terreno, especialmente a camada de leito conglomerático ferruginoso, localizado na área dos bairros Meireles e Aldeota. Algumas situações comuns enfrentadas pelos engenheiros da época era a ocorrência de estacas metálicas de tamanhos diferentes num mesmo bloco de coroamento. Numa obra realizada na Avenida Beira Mar, aconteceu a situação, num mesmo bloco, haver uma estaca com comprimento de 4 m e outra, distante 60 cm, ter comprimento de 17 m, pois nem sempre se conseguia atravessar a camada do conglomerático. Assim, era comum a utilização de triplo trilho (consiste numa seção transversal triangular formada por três trilhos soldados), até encontrar o conglomerático, e o uso de trilho simples, onde era possível atravessar essa camada. Com o uso da estaca raiz, foi possível homogeneizar o tamanho das estacas de um bloco, facilitando a execução destas no canteiro e oferecendo mais segurança ao projetista. Outra solução também utilizada nos edifícios de 18 andares foi a construção de subsolo com 2 a 3 níveis (atualmente existem subsolos de até 4 níveis em Fortaleza), na qual se obtêm capacidades de suporte da ordem de 3 a 4 kgf/cm 2. Voltando a serem usadas as sapatas como alternativa. Recentemente, surgiu a estaca hélice contínua, caracterizada pela alta produtividade e que, atualmente oferece preço competitivo com a estaca raiz. Curiosamente, sabe-se da construção de um edifício em tubulão a céu aberto, localizado na Avenida Borges de Melo, e hoje pertencente à Telemar Norte Leste S/A. Enquanto as fundações do edifício sede do Banco do Nordeste, no Centro, foram realizadas com estacas de grande diâmetro moldadas in situ.

54 42 4 APRESENTAÇÃO DOS DADOS COLETADOS A seguir, são apresentados os dados obtidos da pesquisa realizada e que foram coletados através dos trabalhos, em grupo, de alunos da disciplina de Projeto e Construção de Edifícios, dos últimos cinco anos, ministrada pelos professores Alexandre Araújo Bertini e Ricardo Marinho de Carvalho, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, dentre os quais foram extraídas as informações quanto à localização, ao número de pavimentos e ao tipo de fundação executada. Ao todo, foi realizado um levantamento de 107 obras distintas. Neste levantamento, foram consideradas somente as edificações residenciais e comerciais a partir de três pavimentos. As obras foram agrupadas conforme o ano em que foram estudadas pelos alunos do curso de Engenharia Civil. A Tabela 4.1 fornece os dados sobre 21 obras visitadas no ano de Nela, é possível observar que 5 delas encontram-se no Meireles e outras 5 no Cocó. Das 21 obras, 6 foram executadas em fundação direta e as outras 15 foram executadas em fundação profunda. Tabela 4.1 Levantamento de obras visitadas no ano de Obra Localização Nº de pavimentos Tipo de fundação 1 Avenida Beira Mar - Meireles 26 Estaca raiz 2 Avenida Beira Mar - Meireles 26 Estaca raiz 3 Rua Aloyzio Soriano Aderaldo - Cocó 26 Estaca hélice contínua 4 Avenida Padre Antônio Tomás - Cocó 25 Estaca Franki 5 Avenida Padre Antônio Tomás - Cocó 26 Sapata 6 Rua João Brígido - Aldeota 25 Estaca metálica 7 Rua Leonardo Mota - Aldeota 22 Sapata 8 Rua João Augusto Lima - Guararapes 18 Estaca hélice contínua 9 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 10 Rua Gonçalves Ledo - Centro 27 Estaca hélice contínua 11 Estrada do Ancuri - Ancuri 3 Radier 12 Avenida Rui Barbosa - Joaquim Távora 20 Estaca raiz 13 Rua Silva Paulet - Meireles 27 Estaca metálica 14 Rua Silva Paulet - Meireles 27 Sapata 15 Rua Conselheiro Tristão - Fátima 22 Estaca raiz 16 Rua Mauro Freire - Cidade dos Funcionários 22 Estaca raiz 17 Rua Paurilo Barroso - Maraponga 4 Radier 18 Avenida Abolição - Meireles 16 Estaca raiz 19 Rua Batista de Oliveira - Cocó 24 Estaca hélice contínua 20 Avenida Engenheiro Santana Júnior - Cocó 28 Estaca raiz 21 Rua Napoleão Laureano - Fátima 19 Estaca raiz

55 43 Já a Tabela 4.2 fornece os dados sobre 25 obras visitadas no ano de Nela, é possível observar que 8 obras encontram-se no Meireles, 4 delas estão no Cocó e outras 3 na Aldeota. Das 25 obras visitadas, 9 foram executadas em fundação direta, enquanto que 16 foram executadas em fundação profunda. Tabela 4.2 Levantamento de obras visitadas no ano de Obra Localização Nº de pavimentos Tipo de fundação 22 Avenida Conselheiro Gomes de Freitas - Edson Queiroz 3 Estaca pré-moldada de concreto 23 Rua General Tertuliano Potiguara - Aldeota 26 Estaca raiz 24 Rua Padre Guerra - Pici 16 Estaca hélice contínua 25 Rua Andrade Furtado - Cocó 26 Estaca hélice contínua 26 Rua Osvaldo Cruz - Meireles 21 Sapata 27 Avenida Mozart Pinheiro de Lucena - Barra do Ceará 4 Radier 28 Rua Andrade Furtado - Cocó 19 Sapata 29 Rua Tibúrcio Cavalcante - Meireles 26 Estaca raiz 30 Rua Vilebaldo Aguiar - Cocó 22 Sapata 31 Via Paisagística - Serrinha 4 Radier 32 Avenida Miguel Dias - Guararapes 16 Sapata 33 Rua José Vilar - Meireles 25 Estaca raiz 34 Rua Carlos Vasconcelos - Aldeota 20 Estaca raiz 35 Rua José Lourenço - Meireles 21 Estaca hélice contínua 36 Rua Andrade Furtado - Cocó 26 Sapata 37 Avenida Santos Dumont - Papicu 25 Estaca hélice contínua 38 Avenida Washington Soares - Parque Manibura 3 Estaca raiz 39 Rua Barão de Aratanha - Fátima 26 Estaca hélice contínua 40 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 41 Rua Coronel Linhares - Aldeota 26 Sapata 42 Avenida Abolição - Meireles 23 Estaca hélice contínua 43 Rua Ildefonso Albano - Meireles 26 Estaca hélice contínua 44 Rua José Lourenço - Meireles 28 Estaca raiz 45 Avenida Historiador Raimundo Girão - Meireles 18 Estaca raiz 46 Rua Padre Roma - Fátima 24 Estaca hélice contínua A Tabela 4.3 fornece os dados sobre 16 obras visitadas no ano de Nela, é possível observar que 4 obras foram realizadas fora do perímetro da cidade de Fortaleza (1 em Caucaia e 3 em Aquiraz). Das 16 obras, apenas 3 foram executadas em fundação direta, enquanto que as outras 13 foram executadas em fundação profunda. Enquanto isso, a Tabela 4.4 fornece os dados de 23 obras visitadas no ano de O destaque é dado para a Aldeota, onde foram realizadas 6 obras. Das 23 obras, 6 foram executadas em fundação direta, enquanto que 17 foram executadas em fundação profunda.

56 44 Tabela 4.3 Levantamento de obras visitadas no ano de Obra Localização Nº de pavimentos Tipo de fundação 47 Rua Barbosa de Freitas - Meireles 27 Estaca metálica 48 Lagoa do Catu (Aquiraz) 5 Estaca hélice contínua 49 Avenida Rui Barbosa - Aldeota 26 Estaca hélice contínua 50 Rua Doutor Gilberto Studart - Cocó 27 Estaca hélice contínua 51 Tabapuá (Caucaia) 5 Estaca raiz 52 Porto das Dunas (Aquiraz) 5 Sapata 53 Avenida Ministro José Américo - Cambeba 23 Estaca Franki 54 Rua Bento Albuquerque - Cocó 14 Estaca Franki 55 Rua Barbosa de Freitas - Meireles 21 Sapata 56 Rua Saldanha Marinho - Fátima 10 Estaca pré-moldada de concreto 57 Rua Padre Valdevino - Centro 7 Estaca hélice contínua 58 Rua Monsenhor Dantas - Jacarecanga 25 Estaca raiz 59 Avenida Washington Soares - Edson Queiroz 16 Estaca hélice contínua 60 Avenida Mister Hull - Pici 16 Estaca hélice contínua 61 Porto das Dunas (Aquiraz) 5 Sapata 62 Rua Barão de Aratanha - Fátima 18 Estaca raiz Tabela 4.4 Levantamento de obras visitadas no ano de Obra Localização Nº de pavimentos Tipo de fundação 63 Rua Júlio Siqueira - Dionísio Torres 23 Estaca hélice contínua 64 Rua Antonele Bezerra - Meireles 26 Estaca hélice contínua 65 Rua Matos Vasconcelos - Damas 11 Estaca pré-moldada de concreto 66 Avenida Santos Dumont - Aldeota 28 Estaca raiz 67 Rua dos Ipês - São Gerardo 10 Estaca pré-moldada de concreto 68 Rua Deputado João Pontes - Fátima 25 Estaca hélice contínua 69 Rua General Tertuliano Potiguara - Aldeota 22 Estaca raiz 70 Avenida Sebatião de Abreu - Cocó 22 Estaca hélice contínua 71 Rua Doutor Atualpa Barbosa Lima - Meireles 25 Estaca raiz 72 Avenida Washington Soares - Edson Queiroz 17 Estaca hélice contínua 73 Rua Pereira Valente - Meireles 26 Estaca raiz 74 Rua Silva Jatahy - Meireles 26 Estaca raiz 75 Rua Padre Valdevino - Aldeota 16 Estaca hélice contínua 76 Rua Walter Pompeu - Álvaro Weyne 4 Radier 77 Rua Monsenhor Catão - Aldeota 26 Sapata 78 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 79 Rua Jacinto Botelho - Guararapes 16 Sapata 80 Avenida Senador Virgílio Távora - Aldeota 4 Sapata 81 Avenida Sargento Hermínio Sampaio - Monte Castelo 17 Estaca hélice contínua 82 Rua Joãozito Arruda - Cidade dos Funcionários 22 Estaca raiz 83 Avenida Historiador Raimundo Girão - Praia de Iracema 18 Estaca raiz 84 Rua Silva Paulet - Aldeota 25 Estaca hélice contínua 85 Rua Adolfo Gurgel Cocó 16 Sapata

57 45 Por fim, na Tabela 4.5 são apresentados os dados coletados das visitas realizadas a 22 canteiros de obras no ano de O bairro Meireles, com 8 obras, aparece como o bairro com maior número de obras visitadas. Destas 22 obras, 5 foram executadas em fundação direta, enquanto que 17 foram executadas em fundação profunda. Tabela 4.5 Levantamento de obras visitadas no ano de Obra Localização Nº de pavimentos Tipo de fundação 86 Rua Monsenhor Bruno - Meireles 26 Estaca raiz 87 Porto das Dunas (Aquiraz) 5 Sapata 88 Avenida José Bastos - Farias Brito 18 Estaca raiz 89 Avenida Antônio Justa - Meireles 26 Estaca hélice contínua 90 Rua Silva Jatahy - Meireles 26 Estaca raiz 91 Avenida Engenheiro Santana Júnior - Cocó 28 Estaca raiz 92 Avenida Rui Barbosa - Meireles 28 Estaca hélice contínua 93 Avenida Norte - Engenheiro Luciano Cavalvante 10 Estaca pré-moldada de concreto 94 Rua Vicente Linhares - Aldeota 25 Sapata 95 Avenida Desembargador Moreira - Dionísio Torres 18 Sapata 96 Rua Silva Jatahy - Meireles 27 Estaca raiz 97 Rua Joãozito Arruda - Cidade dos Funcionários 24 Estaca raiz 98 Avenida 13 de Maio - Fátima 25 Estaca hélice contínua 99 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 100 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Estaca raiz 101 Rua Marcos Macedo - Aldeota 16 Sapata 102 Rua Ana Bilhar - Meireles 24 Estaca raiz 103 Rua Pereira Valente - Meireles 21 Estaca raiz 104 Rua Goiás - Jóquei Clube 17 Estaca raiz 105 Rua Monsenhor Bruno - Meireles 23 Estaca hélice contínua 106 Rua Guilherme Rocha - Centro 32 Estaca raiz 107 Rua Barão de Aratanha - Fátima 20 Estaca raiz

58 46 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO A seguir são apresentados os resultados da pesquisa realizada, divididos em três parâmetros: quanto à localização dos edifícios pesquisados, quanto ao tipo de fundação executada e quanto ao número de pavimentos dos edifícios. Quanto à localização dos edifícios pesquisados Dentre os municípios da RMF, percebe-se que as obras estudadas pela pesquisa estão localizadas, geograficamente, em Fortaleza (dividida em 6 SERs), Aquiraz (Porto das Dunas e Lagoa do Catu) e Caucaia (Tabapuá). A partir daí, é possível notar a concentração territorial destas obras, de acordo com o mapa de situação dos bairros de Fortaleza, na região administrada pela Secretaria Executiva Regional II, conforme a Figura 5.1. Figura 5.1 Mapa geral de localização das obras pesquisadas.

59 47 Verifica-se, dentre as 107 obras pesquisadas, que 97% delas encontram-se na cidade de Fortaleza. Restando apenas 8% das obras realizadas no município de Aquiraz (sendo 8 obras no Porto das Dunas e 1 na Lagoa do Catu) e 1% no município de Caucaia (com 1 obra no Tabapuá), conforme Figura 5.2. Caucaia 1% Aquiraz 8% Fortaleza 91% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Figura 5.2 Distribuição das obras pesquisadas na Região Metropolitana de Fortaleza. Na cidade de Fortaleza, com 97 obras do levantamento realizado, observa-se que a área administrada pela SER II detém 69% das obras executadas na cidade. Em seguida, a área administrada pela SER IV apresenta 12% das obras executadas. Enquanto isso, a SER VI (com 9%), SER I (com 6%), SER III (com 3%) e SER V (com 1%), conforme Figura 5.3. SER VI 9% SER V 1% SER IV 12% SER III 3% SER II 69% SER I 6% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% Figura 5.3 Distribuição das obras pesquisadas na cidade de Fortaleza.

60 48 Na área administrada pela SER II, em Fortaleza, tem-se 67 obras do levantamento realizado. Destas obras, 40% estão localizadas no Meireles, 21% estão na Aldeota e 21% no Cocó. Em seguida, aparecem Centro (com 4,5%), Guararapes (com 4,5%), Dionísio Torres (com 3%), Engenheiro Luciano Cavalcante, Joaquim Távora, Papicu e Praia de Iracema (com 1,5% cada), conforme Figura 5.4. Praia de Iracema Papicu Joaquim Távora Eng. Luciano Cavalcante Dionísio Torres Guararapes Centro Cocó Aldeota Meireles 1,5% 1,5% 1,5% 1,5% 3% 4,5% 4,5% 21% 21% 40% 0% 10% 20% 30% 40% 50% Figura 5.4 Distribuição das obras pesquisadas na área da SER II. Já na área administrada pela SER IV, com 11 obras do levantamento realizado, 82% localizam-se no bairro de Fátima e 9% nos bairros Damas e Serrinha, cada (Figura 5.5). Serrinha 9% Damas 9% Fátima 82% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Figura 5.5 Distribuição das obras pesquisadas na área da SER IV.

61 49 Enquanto isso, na área administrada pela SER VI, com 9 obras do levantamento realizado, 33,5% localizam-se nos bairros Cidade dos Funcionários e Edson Queiroz, cada, ficando os bairros Ancuri, Parque Manibura e Cambeba com 11% cada (Figura 5.6). Parque Manibura 11% Cambeba 11% Ancuri 11% Edson Queiroz 33,5% Cidade dos Funcionários 33,5% 0,0% 5,0% 10,0% 15,0% 20,0% 25,0% 30,0% 35,0% 40,0% Figura 5.6 Distribuição das obras pesquisadas na área da SER VI. Quanto ao tipo de fundação executada Das 107 obras pesquisadas na RMF, observa-se que 27% delas foram executadas com fundações diretas e 73% com fundações profundas (Figura 5.7). 27% Fundação direta Fundação profunda 73% Figura 5.7 Identificação geral dos tipos de fundações executadas na RMF.

62 50 Considerando as 29 obras executadas em fundação direta na RMF, observa-se que 83% delas foram executadas com sapatas e 17% com radier (Figura 5.8). 17% Sapata Radier 83% Figura 5.8 Tipos de fundações diretas executadas na RMF. Se forem consideradas as 78 obras executadas em fundação profunda na RMF, observa-se que 47% delas foram executadas com estaca raiz, 39% com estaca hélice contínua, 6% com estaca pré-moldada de concreto e 3% com estaca metálica e estaca Franki, cada. (Figura 5.9). 4% 4% Estaca raiz 6% Estaca hélice contínua 39% 47% Estaca pré-moldada de concreto Estaca metálica Estaca Franki Figura 5.9 Tipos de fundações profundas executadas na RMF.

63 51 Contudo, ao considerar as 107 obras do levantamento, verifica-se que em 35% foram realizadas em estaca raiz, 28% em estaca hélice contínua, 22% em sapata, 4,5% em estacas pré-moldadas de concreto e em radier, cada, e 3% em estaca metálica e em estaca Franki, cada (Figura 5.10). 3% 3% Estaca raiz 4,5% 4,5% 35% Estaca hélice contínua Sapata 22% Estaca pré-moldada de concreto Radier 28% Estaca metálica Estaca Franki Figura 5.10 Identificação detalhada dos tipos de fundações executadas na RMF. Quanto ao número de pavimentos dos edifícios Verifica-se que, das 107 obras pesquisadas, 21% delas encontram-se na faixa de 3 a 10 pavimentos, 23% na faixa de 11 a 20 pavimentos e 56% na faixa de 21 a 32 pavimentos. (Figura 5.11). De 3 a 10 pavimentos 21% De 21 a 32 pavimentos 56% De 11 a 20 pavimentos 23% Figura 5.11 Identificação das faixas por número de pavimentos na RMF.

64 52 Dentre as 22 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de 3 a 10 pavimentos, 36% delas foram realizadas fundações em sapata, 23% em radier, 18% em estaca pré-moldada de concreto, 14% em estaca raiz e 9% em estaca hélice contínua (Figura 5.12). Estaca raiz 14% Estaca hélice contínua 9% Sapata 36% Estaca prémoldada de concreto 18% Radier 23% Figura 5.12 Tipos de fundações executadas na faixa de 3 a 10 pavimentos na RMF. Porém, ao se considerar as 25 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de 10 a 20 pavimentos, em 40% delas foram realizadas fundações do tipo estaca raiz, em 28% do tipo estaca hélice contínua, em 24% do tipo sapata e em 4% dos tipos estaca pré-moldada de concreto e estaca Franki, cada (Figura 5.13). Sapata 24% Estaca prémoldada de concreto 4% Estaca Franki 4% Estaca raiz 40% Estaca hélice contínua 28% Figura 5.13 Tipos de fundações executadas na faixa de 11 a 20 pavimentos na RMF.

65 53 Por fim, ao se considerar as 60 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de 21 a 32 pavimentos, tem-se que em 40% delas foram realizadas fundações do tipo estaca raiz, em 35% do tipo estaca hélice contínua, em 17% do tipo sapata, em 5% do tipo estaca metálica e em 3% do tipo estaca Franki (Figura 5.14). Estaca metálica 5% Sapata 17% Estaca Franki 3% Estaca raiz 40% Estaca hélice contínua 35% Figura Tipos de fundações executadas na faixa de 21 a 32 pavimentos na RMF. Dessa forma, nota-se que a estaca tipo raiz corresponde à solução mais empregada na execução de fundações de edifícios de múltiplos pavimentos na RMF. Se forem considerados os edifícios situados nas faixas de 10 a 20 pavimentos e de 21 a 32 pavimentos, essa solução chega a corresponder a 40% do total de fundações executadas na região, em cada faixa. Em seguida, a estaca hélice contínua, de tecnologia recente e atualmente com preço competitivo, aparece como a segunda opção mais utilizada na RMF. Contudo, visto que a maior parte das obras realizadas na RMF localiza-se na área delimitada pelos bairros Meireles e Aldeota, o uso maior da estaca raiz pode ser atribuído por ser a única opção que permite atravessar a camada de arenito presente na Formação Barreiras. Além disso, um fato que chama a atenção é a utilização de fundações diretas do tipo sapata em edifícios situados na faixa de 21 a 32 pavimentos, comprovando que nas situações em que são construídos edifícios com 2 ou 3 níveis de subsolo, em geral, atingem-se camadas de solo com capacidades de suporte elevadas, tornando a solução em sapata competitiva diante dos tipos de fundações profundas.

66 54 6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES O objetivo principal deste trabalho foi fazer um levantamento dos tipos de fundações executadas nos edifícios a partir de 3 pavimentos, localizados na Região Metropolitana de Fortaleza, nos últimos cinco anos. Foram pesquisadas 107 obras cujos dados foram coletados por meio dos trabalhos de alunos da disciplina de Projeto e Construção de Edifícios, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará. Pelo exposto, pode-se concluir que a estaca do tipo raiz tem sido a fundação mais utilizada nas obras pesquisadas. Ao analisar as justificativas do emprego desta solução, deve-se atentar para os fatores que determinam a escolha do tipo de fundação, tais como o carregamento da edificação, o tipo de solo, a vizinhança, o cronograma de execução e o custo. A estaca raiz apresenta elevada capacidade de carga, sendo empregada na execução de edifícios altos desde a década de 90 em Fortaleza. Além disso, a estaca raiz surgiu como uma alternativa de fundação profunda que não causa incômodos à vizinhança, pois seu processo de execução não é percussivo, como ocorre com as estacas pré-moldadas de concreto, metálicas e Franki. Às vezes, duas alternativas podem ser equivalentes do ponto de vista técnico e econômico, permitindo então a utilização de qualquer uma delas. Neste caso, tem-se observado um uso maior da estaca raiz, visto que há uma maior disponibilidade de equipamentos para a sua execução na cidade de Fortaleza do que a sua principal concorrente, a estaca hélice contínua. Quanto ao tipo de solo, a estaca raiz, que apresenta processo de escavação com auxílio de brocas diamantadas, é a única solução capaz de atravessar camadas resistentes, como os matacões ou até mesmo a camada de leito conglomerático ferruginoso presente nos bairros onde mais se constrói edifícios em Fortaleza, como é o caso do Meireles e da Aldeota, localizados na região da Formação Barreiras. Contudo, observa-se o uso crescente da estaca hélice contínua, principalmente devido à sua alta produtividade e pelo preço cada vez mais competitivo, podendo, futuramente, tornar-se a solução mais empregada na RMF. Mas vale ressaltar que a estaca hélice não substitui a estaca raiz nas situações de camadas rochosas, como já foi citado. Além disso, pode-se concluir, também, a predominância do uso de fundações

67 55 diretas nas edificações situadas na faixa dos 3 a 10 pavimentos, sendo realizadas com sapatas ou radiers. Entretanto, à medida que os edifícios vão se tornando cada vez mais altos, observou-se uma redução do uso de sapatas como fundação. Nas situações em que foram utilizadas as sapatas para edificações mais altas, como é o caso dos edifícios de mais de 20 pavimentos, verificou-se a utilização de subsolos profundos para estacionamentos, permitindo, dessa forma, que fossem atingidas as camadas de solo com elevadas capacidades de suporte, o que fez com que a solução em sapata, que já atendia aos critérios técnicos, tornar-se economicamente atraente diante das outras soluções, como as fundações profundas. Como sugestão para futuros trabalhos, seria interessante a realização de levantamentos semelhantes, utilizando o mesmo grupo de obras pesquisadas, para outros sistemas de edificações, tais como: Os tipos de estrutura dos edifícios, incluindo os materiais utilizados nos elementos estruturais, por exemplo; Os tipos de revestimentos externos usados em fachadas, abordando as técnicas de execução; E outros, como os tipos de vedações verticais, de sistemas prediais, de coberturas ou de pavimentação.

68 56 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALONSO, U.R. Execução de fundações profundas: estacas injetadas. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998a. p Execução de fundações profundas: estacas pré-moldadas. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998b. p ANTUNES, W.R.; TAROZZO, H. Execução de fundações profundas: estacas tipo hélice contínua. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, p ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND ABCP. Fundação: manual de estruturas. São Paulo: ABCP. Disponível em: < onstrucao.pdf>. Acesso em: 20 out ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR 6122: Projeto e execução de fundações. Rio de Janeiro: ABNT, p. AZEREDO, H.A. O edifício até sua cobertura. 2. ed. rev. São Paulo: Edgard Blücher, p CAVALCANTE, E.H.; BEZERRA, R.L. Ensaios de campo. In: GUSMÃO, A.D.; GUSMÃO FILHO, J.A.; OLIVEIRA, J.T.R.; MAIA, G.B. (Org.). Geotecnia no Nordeste. Recife: UFPE, p DANTAS NETO, S.A. Fundações e obras de contenção. Fortaleza, p. Notas de aula da disciplina Fundações e Obras de Contenção Curso de Engenharia Civil/UFC. FALCONI, F.F.; SOUZA FILHO, J.; FÍGARO, N.D. Execução de fundações profundas: estacas escavadas sem lama bentonítica. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, p GUSMÃO FILHO, J.A. História da geotecnia no Nordeste. In: GUSMÃO, A.D.; GUSMÃO FILHO, J.A.; OLIVEIRA, J.T.R.; MAIA, G.B. (Org.). Geotecnia no Nordeste. Recife: UFPE, p MAIA, C.M.M. Execução de fundações profundas: estacas tipo Franki. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, p

69 57 MIRANDA, A.N. Prática de fundações no Ceará. In: GUSMÃO, A.D.; GUSMÃO FILHO, J.A.; OLIVEIRA, J.T.R.; MAIA, G.B. (Org.). Geotecnia no Nordeste. Recife: UFPE, p MOURA, A.S. Caracterização geotécnica para projetos de fundações de edifícios de Fortaleza - CE p. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, Brasília. Disponível em: < Acesso em: 13 out NÁPOLES NETO, A.D.F. História das fundações: uma breve história das fundações. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, p QUARESMA, A.R.; DÉCOURT, L.; QUARESMA FILHO, A.R.; ALMEIDA, M.S.S.; DANZIGER, F. Investigações geotécnicas. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, p RODRIGUES, E. Técnicas das construções: estudo das fundações. Rio de Janeiro. Disponível em: < Acesso em: 14 jun VARGAS, M. História das fundações: história da engenharia de fundações no Brasil. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, p WIKIPÉDIA. Região Metropolitana de Fortaleza. Disponível em: < SIDRA-1>. Acesso em: 31 out

70 58 ANEXO EXEMPLO DE PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM Figura A.1 Exemplo de perfil individual de sondagem (Fonte: DANTAS NETO, 2008).