MÉTODO DE EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO INVERTIDA

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1 1 UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI GUTENBERG DOS SANTOS MARTINS MÉTODO DE EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO INVERTIDA SÃO PAULO 2009

2 2 GUTENBERG DOS SANTOS MARTINS MÉTODO DE EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO INVERTIDA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof Me. Cláudio Luiz Ridente Gomes SÃO PAULO 2009

3 3 GUTENBERG DOS SANTOS MARTINS MÉTODO DE EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO INVERTIDA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Trabalho apresentado em: 25 de novembro de Prof Me. Cláudio Luiz Ridente Gomes Profª Drª Gisleine Coelho de Campos Comentários:

4 4 AGRADECIMENTOS Agradeço à CONSTRUTORA ADOLPHO LINDENBERG, por permitir e me auxiliar no desenvolvimento e conclusão deste trabalho e a todos os Engenheiros e estagiários que contribuíram de alguma forma.

5 5 RESUMO O presente estudo visa destacar as etapas que compõem o método de execução de fundação invertida em obras de edifícios residenciais, com subsolos que apresentem restrições construtivas, bem como descrever os processos executivos que compõem este método. Da mesma forma, apresenta um estudo de caso prático, abrangendo as fases da aplicação do método de execução de fundação invertida, que compreendem: execução de parede diafragma, estaca barrete, estaca raiz, escavação com estabilização de taludes e execução de tirantes em obra residencial localizada na cidade de São Paulo. Por fim, apresenta os condicionantes, vantagens e desvantagens em se adotar este método construtivo para a obra referente ao estudo de caso, que consiste basicamente em realizar as escavações dos subsolos após a execução das lajes, pilares e paredes que compõem a estrutura do edifício. Palavras Chave: fundação, método invertido, taludes.

6 6 ABSTRACT This paper aims at highlighting the steps that compose the method of inverted foundation execution in constructions of residential buildings with basements that present construction restrictions as well as describing the execution process that compose that method. Likewise, it presents a practical case study, approaching the stages of the application of the method of inverted foundation execution that comprise: execution of diaphragm wall, cloister pile, root pile, excavation with stabilization of slopes and execution of rods, in residential construction in the city of Sao Paulo. Finally, it presents requirements and pros and cons of following this construction method, which consists primarily in making the excavations of the basement after executing slabs, pillars and walls that compose the building s structure. Key words: foundation, inverted method, slopes.

7 7 LISTA DE FIGURAS Figura Fluxograma para utilização dos tipos de estabilização de taludes Figura Ilustração de um possível retaludamento Figura Guindaste equipado com clanshell Figura Detalhe da mureta-guia Figura Detalhe execução mureta-guia Figura Implantação dos complementos Figura Seção típica da parede diafragma pré-moldada de concreto Figura Detalhe típico de um tirante Figura Detalhe da cabeça do tirante Figura Equipamento para perfuração de estaca raiz Figura Detalhe execução estaca raiz Figura Perfis laminados de abas paralelas séries I e H Figura Perfis laminados de abas inclinadas, séries I, U, L e T Figura Perfis soldados, séries VS, CVS e CS Figura Situação dos edifícios vizinhos Figura 6.2 Situação atual do Edifício Lindenberg Tucumã Figura Localização das Sondagens Figura Detalhe da primeira etapa de escavação Figura Detalhe do esgotamento da água do canteiro de obras Figura Detalhe perfuração Figura Detalhe montagem dos tirantes Figura Detalhe da primeira linha de tirantes concluída Figura Detalhe dos taludes Figura Detalhe da retomada da escavação Figura Detalhe da escavação dos blocos Figura Detalhe do acerto da vala e remoção dos tirantes do vizinho Figura Detalhe da junção da parede diafragma com a laje 1 subsolo Figura Detalhe da escavação por baixo da Laje 1 subsolo Figura Detalhe de execução dos taludes após escavação... 67

8 8 Figura Detalhe da concretagem da laje do 2 subsolo Figura Vista da laje com o talude e a parede atirantada ao fundo Figura Detalhe dos perfis incorporados aos pilares Figura Execução da estrutura Figura 6.20 Concretagem da laje do térreo Figura Ligação da laje do Térreo com a cortina Figura Detalhe de ligação do perfil à estrutura da laje Figura Rampa de acesso ao 1 subsolo Figura Detalhe de escavação dos taludes Figura 6.25 Detalhe da concretagem parcial dos pilares no 3 subsolo Figura 6.26 Escavação dos blocos 3 subsolo Figura 6.27 Detalhe da armação de pilar e bloco de ligação Figura 6.28 Concretagem dos blocos 3 subsolo... 74

9 9 LISTA DE TABELAS Tabela Principais tipos de obras de estabilização de taludes e encostas Tabela Tipos de proteção anticorrosiva (NBR-5629/96) Tabela Tubos de revestimento e diâmetro de martelos de fundo... 48

10 10 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT NBR NA PVC SPT MPa Fck N Kg Associação Brasileira de Normas Técnicas Norma Brasileira Nível da água Policloreto de Vinila Standart Penetration Test Mega Pascal Resistência Característica do Concreto à Compressão Força Normal Quilograma m³ Metro cúbico m² Metro quadrado m cm mm Metro linear Centímetro Milímetro

11 11 SUMÁRIO p. 1. INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivo Específico MÉTODO DE TRABALHO JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Método de execução de fundação invertida Obras de estabilização de taludes Mudança na geometria do talude Parede diafragma escavada com lama bentonítica Cortina atirantada Tipos de fundações Estaca Barrete Estaca raiz Estruturas de Aço Tipos Construtivos ESTUDO DE CASO: EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO INVERTIDA NO EDIFÍCIO LINDENBERG TUCUMÃ Descrição e apresentação Investigação geotécnica... 57

12 Restrições construtivas Desenvolvimento e execução de fundação invertida Execução das muretas-guia no nível atual do terreno Execução da parede diafragma e barretes com implantação dos perfis Escavação geral do terreno até a cota 98, Instalação do sistema de rebaixamento do lençol freático Execução da primeira linha de tirantes Prosseguir com a escavação executando tirantes e taludes Concretagem de blocos sobre estacas barretes sem perfil Execução parcial da laje do 1 subsolo Execução total da laje do 2 subsolo Execução da estrutura até a capacidade máxima dos perfis implantados Execução da laje do térreo Retirada de taludes e complementação da laje do 2 subsolo e rampas Retirada dos taludes e concretagem de blocos e pilares no 3 subsolo ANÁLISE DOS RESULTADOS Vantagens Desvantagens: CONCLUSÕES REFERÊNCIAS ANEXO A SONDAGEM SP ANEXO B SONDAGEM SP ANEXO C SONDAGEM SP ANEXO D SONDAGEM SP ANEXO E SONDAGEM SP

13 13 ANEXO F PROJETO DE FUNDAÇÕES ANEXO G DETALHE ARMAÇÃO DA PAREDE DIAFRAGMA ANEXO H DETALHE ARMAÇÃO DA ESTACA BARRETE ANEXO I DETALHE PERFIS IMPLANTADOS NAS ESTACAS RAIZ ANEXO J DETALHE DE ARMAÇÃO DOS BLOCOS PARA P1 E P ANEXO K DETALHE DE TIRANTES E TALUDES... 91

14 14 1. INTRODUÇÃO Em obras que apresentam um quadro considerável de restrições construtivas e cronograma de execução apertado, a adoção do método de fundação invertida representa uma solução efetiva e bem aplicada quando planejada e executada adequadamente. Seu processo de execução permite que existam várias frentes de trabalho ao mesmo tempo, exigindo qualidade na execução e eficiência na administração do tempo, pois qualquer atraso compromete não apenas o cronograma da obra como também o porquê da adoção desta metodologia de execução de fundações. O método de execução de fundação invertida difere dos demais métodos pela ordem em que seus serviços são executados. No caso em estudo, a escavação dos subsolos foi realizada após a execução da estrutura do prédio. Este trabalho trata da descrição dos processos integrantes do método de fundação invertida e sua aplicação em campo, bem como suas vantagens e desvantagens.

15 15 2. OBJETIVOS Apresentar e descrever as etapas que compõem o método de execução de fundação invertida. 2.1 Objetivo Geral Apresentar uma abordagem para o planejamento e execução de fundações em empreendimentos que apresentem um quadro com restrições construtivas, como a presença de edifícios vizinhos, impossibilidade de execução de tirantes nas paredes diafragma e curto prazo para execução. 2.2 Objetivo Específico Apresentar todos os processos envolvidos na execução da fundação invertida, desde o levantamento de dados e situação do terreno até a execução dos serviços, incluindo investigação e análise geotécnica, estrutura e método construtivo. Descrever todas as etapas do método construtivo com o uso de plantas, fotos e relatórios técnicos fornecidos pela construtora, elaborando um quadro que apresente as vantagens e desvantagens da escolha deste método para o bom andamento da obra, comprovando a viabilidade da execução deste método construtivo.

16 16 3. MÉTODO DE TRABALHO Inicialmente foi realizada uma pesquisa em livros, revistas e artigos técnicos que abordavam os temas dos serviços executados no estudo de caso, englobando fundações, peças estruturais e contenção de solo. Após o término da pesquisa bibliográfica, elaborou-se um resumo dos assuntos abordados apresentando-os em ordem cronológica conforme a execução dos serviços da obra em estudo e exemplificando com fotos e citações da Norma Brasileira conforme a necessidade. A análise do estudo de caso foi realizada com auxílio de plantas, fotos e levantamentos técnicos fornecidos pela construtora responsável pelo empreendimento, apresentando a conclusão sobre o tema após uma descrição da metodologia de execução do processo construtivo, com base na bibliografia apresentada anteriormente e nos relatos dos engenheiros e técnicos envolvidos na execução do empreendimento.

17 17 4 JUSTIFICATIVA Este trabalho foi desenvolvido com a intenção de apresentar uma metodologia construtiva pouco usual como alternativa técnica para a resolução de problemas na construção civil. O estudo de caso apresenta uma abordagem diferente na execução do empreendimento, onde vários serviços são executados simultaneamente, (estrutura, contenção de encosta, terraplanagem e remoção de terra) acelerando o andamento da obra e exigindo um perfeito controle na execução dos serviços, para que, ao término do processo, os objetivos sejam alcançados. Torna-se interessante este estudo pelo fato de no terreno em que se encontra o empreendimento haver restrições quanto ao uso de tirantes e remoção de solo, fatos estes que influenciaram na escolha do método de fundação invertida. O estudo destes métodos inovadores tem grande importância na disseminação do conceito de modernização dos processos construtivos na engenharia civil, forçando o profissional técnico a realizar uma atualização contínua referente sua área de atuação. Este fato é inevitável hoje em dia frente à velocidade em que as informações se propagam e às exigências cada vez maiores impostas pelo mercado.

18 18 5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 5.1 Método de execução de fundação invertida O método de execução de fundação invertida consiste na execução da estrutura principal sem que haja necessidade da execução prévia das escavações, dos blocos ou vigas de fundação (Pinto, 2006). Segundo Pinto (2006, p. 6), esta estrutura serve de contenção para travar as estruturas adjacentes, criando uma condição de estabilidade ao conjunto e possibilitando a execução das escavações sem prejudicar o entorno. Tal método é aplicado de acordo com as condições do solo e as necessidades da obra. De acordo com Lafraia (2009), esse processo foi desenvolvido a partir do chamado método milanês para construção de metrôs que pode ser descrito como "cubra primeiro e depois escave" em vez do processo mais usual que preconiza "primeiro escave e depois cubra". O mesmo autor descreve o método invertido da seguinte maneira: Primeiro constrói-se a parede diafragma no entorno da escavação, a seguir constrói-se a laje superior próxima à superfície para travamento da parede diafragma. O próximo passo procede-se à escavação por baixo como se fosse uma mina, desta mesma forma o procedimento vai sendo sucessivamente repetido tantas vezes quanto for o número dos demais subsolos inferiores, o que vai garantindo o suporte lateral da laje à medida que a escavação vai sendo aprofundada. Ou seja, a laje definitiva funciona como um estroncamento. Esta seqüência levou ao desenvolvimento da construção invertida, primeiramente na Europa e no Oriente e a seguir ocorreram os esforços iniciais nos Estados Unidos. O uso deste processo na construção do centro Olímpia em Chicago, no início dos anos 1980 foi um estímulo para outras iniciativas (Lafraia, 2009).

19 19 Pinto (2006, p. 6) ainda afirma que em obras de edifícios com subsolos em terrenos que apresentem camadas de baixa capacidade de suporte, é recomendável utilizar fundações profundas, para atingir o solo rochoso residual existente abaixo destas camadas. Tal condição impossibilita que as escavações sejam executadas de uma vez até a cota do último subsolo, já que poderiam causar problemas em edifícios vizinhos já existentes em torno do empreendimento. A utilização deste método em obras com este perfil de restrições técnicas garante a segurança nas escavações, minimizando potenciais rupturas do solo, além de viabilizar as frentes de trabalho subsequentes nesta região, permitindo atividades acima e abaixo da laje executada (Pinto, 2006). O método de execução de fundação invertida inicia-se no nível existente do terreno e é repetido para cada pavimento abaixo, apresentando a seguinte sequência (Pinto, 2006): 1. Execução das paredes diafragmas; 2. Execução das fundações principais no nível atual do terreno; 3. Implantação de perfis metálicos nas estacas profundas; 4. Escavação parcial até o nível da laje a ser concretada com a contenção do solo garantida por taludes e cortinas atirantadas; 5. Compactação do solo para montagem de forma diretamente apoiada sobre o mesmo; 6. Concretagem da laje; 7. Escavação confinada feita com mini-escavadeiras por baixo destas estruturas; 8. Preparação para desativação dos perfis e substituição por pilares definitivos; 9. Execução dos blocos de fundação e conclusão do pavimento. Neste presente estudo estão focados apenas os serviços e técnicas construtivas que foram utilizados na obra referente ao estudo de caso e que estão relacionados com o método de execução de fundação invertida.

20 Obras de estabilização de taludes São denominados taludes ou encostas naturais as superfícies inclinadas de maciços terrosos, rochosos ou mistos, com origem de processos geológicos e geomorfológicos diversos. Podendo apresentar modificações antrópicas, tais como cortes, desmatamentos, entre outros (AUGUSTO FILHO, 1998). Segundo Augusto Filho (1998), é definido como talude de corte um talude originado de escavações antrópicas diversas, já o termo talude artificial, refere-se ao declive de aterros construídos a partir de materiais de diferentes origens e granulometrias. Segundo o mesmo autor, existem vários processos dinâmicos que poderiam instabilizar taludes e encostas, tais como movimentos de massa, erosão, desagregação superficial, etc. De maneira geral, as classificações modernas baseiam-se na combinação dos seguintes critérios básicos: 1. Velocidade, direção e recorrência dos deslocamentos; 2. Natureza do material instabilizado e sua textura, estrutura e conteúdo d água; 3. Geometria das massas movimentadas; 4. Modalidade de deformação do movimento. Sobre o ponto de vista da aplicação, a importância das classificações corresponde à possibilidade de se associar cada tipo de movimento de encosta a um conjunto de características. Estas características somadas ao entendimento de seus condicionantes permitem formular modelos para orientar a proposição de medidas preventivas e corretivas (AUGUSTO FILHO, 1998). De um modo geral, conforme Augusto Filho (1998) é correto afirmar que a deflagração das instabilizações de taludes e encostas é controlada com uma série de eventos, na maioria das vezes de caráter cíclico, que possui sua origem com a formação da própria rocha e sua história geológica e geomorfológica, como movimentos tectônicos, intemperismo, erosão, etc.

21 21 Ainda assim, Augusto Filho (1998) afirma que quase sempre é possível estabelecer um conjunto de condicionantes que atuam de uma forma direta e imediata na deflagração destes processos de instabilização. Guidicine e Nieble (1976) apud Augusto Filho (1998) utilizam a termologia de agentes e causas de instabilização para discutir estes fatores condicionantes. É definindo como causa o modo de atuação de um determinado agente de instabilização de um talude ou encosta, que pode ser dividida em interna, externa e intermediária. Os agentes deflagradores são subdivididos em agentes predisponentes, quando se referem a um conjunto de características naturais do terreno e agentes efetivos quando estes são diretamente responsáveis pelo desencadeamento das instabilizações do talude (AUGUSTO FILHO, 1993). Dentre os vários condicionantes e mecanismos de deflagração dos escorregamentos, Augusto Filho (1993) resumidamente aponta os seguintes principais condicionantes dos escorregamentos e processos correlatados na dinâmica ambiental brasileira: 1. Características climáticas, com destaque para o regime pluviométrico; 2. Características e distribuição dos materiais que compõe o substrato dos taludes ou encostas, abrangendo solos, rochas, depósitos e estruturas geológicas; 3. Características geomorfológicas, destacando inclinação, amplitude e forma do perfil das encostas; 4. Regime das águas de superfície e subsuperfície; 5. Características do uso e ocupação, cobertura vegetal e as diferentes formas de intervenção antrópicas das encostas, como cortes, aterros, concentração de águas, etc. É válido destacar que na maioria dos processos de instabilização de encostas e taludes, atuam mais de um condicionante, agente, causa ou fator ao mesmo tempo (AUGUSTO FILHO, 1993).

22 22 Por último, destaca-se a ação antrópica, que constitui o mais importante agente modificador da dinâmica das encostas. O avanço das diversas formas de uso e ocupação do solo acelera e amplia os processos de instabilização. As principais interferências causadas pela ação do homem indutoras de escorregamentos são: 1. Remoção da cobertura vegetal; 2. Lançamento e concentração de águas servidas; 3. Vazamentos na rede de abastecimento, esgoto e presença de fossas; 4. Execução de cortes com geometria inadequada; 5. Execução deficiente de aterros; 6. Lançamento de entulho e lixo nas encostas; 7. Vibrações produzidas por tráfego pesado, explosões, etc. Segundo Augusto Filho (1993), com relação às obras de estabilização de taludes e encostas, o geólogo de engenharia deve ter conhecimento dos seus principais tipos, sua forma de atuação e das solicitações do terreno, para juntamente com o engenheiro geotécnico, determinar a melhor solução técnico-econômica para o problema de instabilização em estudo. A adoção de um determinado tipo de obra de estabilização deve ser o resultado final de um estudo de caracterização geológico-geotécnica e fenomenológica do talude ou encosta. Deverá atuar nos agentes e causas da instabilização investigada. A Tabela 5.1 apresenta os principais grupos e tipos de obras de estabilização de taludes e encostas (AUGUSTO FILHO, 1993).

23 23 Tabela Principais tipos de obras de estabilização de taludes e encostas GRUPOS TIPOS Obras sem Retaludamentos (corte e aterro) estrutura de Drenagem (superficial, subterrânea, de obras) contenção Proteção superficial (naturais e artificiais) Muros de gravidade Obras com Atirantamentos estruturas de Aterros reforçados contenção Estabilização de blocos Obras de Barreiras vegetais proteção Muros de espera Fonte: Augusto Filho (1993) O fluxograma representado na Figura 5.1 demonstra uma proposta de utilização de diferentes grupos de obras, levando em consideração a instabilização em aterros e taludes de cortes e o princípio do emprego das soluções mais simples para as mais complexas (AUGUSTO FILHO, 1993). Figura Fluxograma para utilização dos tipos de estabilização de taludes Fonte: Augusto Filho (1993)

24 24 Segundo Augusto Filho (1993), as obras com estruturas de contenção podem ser classificadas em: 1. Obras de contenção passivas: oferecem reação contra tendências de movimentação dos taludes, como muros de arrimo, cortinas cravadas e cortinas ou muros ancorados sem protensão por exemplo. 2. Obras de contenção ativas: transmitem esforços de compressão no terreno, aumentando sua resistência por atrito, por exemplo, muros e cortinas atirantadas, placas atirantadas, etc. 3. Obras de reforço de maciço: aumentam a resistência média ao cisalhamento de certas porções do maciço, como por exemplo, injeções de calda de cimento e resinas químicas, estacas e micro-estacas de concreto, entre outras. Os processos preventivos ou corretivos aplicados na estabilização de taludes podem ser classificados em dois grupos, divididos por objetivo ou por meio. A classificação por objetivo está diretamente ligada às causas e aos agentes do fenômeno de instabilização (GUIDICINI, 1993). As providências saneadoras dos escorregamentos podem ser ordenadas de acordo com as causas principais e os modos de ação segundo os quais atuam. Estas providências estão agrupadas em diferentes classes, segundo o fim pretendido. São elas: 1- Eliminação da água: Através de obras ou estruturas para a captação de fontes e bolsões aqüíferos; regularização ou sistematização de encostas para disciplinar o escoamento; drenagem superficial; drenagem profunda; revestimento Superficial. 2- Atenuação do dessecamento: Através de obras de revestimento de faxinas e esteiras; revestimento com grama; revestimento com colchão de areia.

25 25 3- Atenuação dos efeitos da gravidade: Através de cortes que propiciem um alívio de peso; execução de bermas de equilíbrio; redução de declividade das encostas e dos taludes; arrimagem; fixação de massas instáveis; remoção de massas instáveis. 4- Atenuação e controle da erosão: Através da execução de valetas e canais interceptores; regularização das encostas e taludes; escalonamento de taludes; execução de revestimentos impermeabilizadores; revestimentos amortecedores e absorventes; construção de barragens secas; regularização fluvial e de águas marítimas; reflorestamento e agricultura racional. 5- Diversos Através de ações ou obras que não tenham interferência direta sobre o talude, como organização de sistemas de sinalização, controle cinemático e aviso; interdição da área, enquanto durar o fenômeno; desvio de rodovias e ferrovias evitando definitivamente a área; construção de obras que independam do fenômeno; proteção das áreas a jusante; interdição da construção das áreas a jusante; entre outros. Neste trabalho estão focadas apenas as técnicas de melhoria da estabilidade em taludes que foram utilizados na obra referente ao estudo de caso e que estão relacionados com o método de execução de fundação invertida Mudança na geometria do talude A maioria dos taludes em solo está geneticamente ligada a rochas matrizes, com exceção dos taludes que apareçam em materiais sedimentares. Isto implica que o comportamento mecânico do talude em solo dependerá da presença de estruturas herdadas da rocha matriz. Com isso, os processos de estabilização de taludes em materiais terrosos e rochosos são basicamente os mesmos e podem ser agrupados em uma única classificação, em linhas gerais (GUIDICINI, 1993).

26 26 Mudar a geometria do talude é o meio mais econômico para melhorar sua estabilidade. Este método implica reduzir sua altura ou seu ângulo de inclinação. No entanto, a redução da altura ou do seu ângulo, além da diminuição das forças solicitantes que induzem à ruptura, também reduz a tensão normal e, portanto, a força de atrito resistente (GUIDICINI, 1993). Guidicini (1993), afirma que uma grande vantagem que a mudança de geometria do talude tem sobre outros métodos é que os efeitos causados pela mudança de forças atuantes no maciço são permanentes e não necessitam de manutenção. Segundo Massad (2003) o retaludamento consiste em alterar a geometria do talude, fazendo-se um jogo de pesos, quando houver espaço físico para isso, de forma a aliviá-lo junto á crista, e acrescentá-lo junto ao pé do talude, conforme representado na Figura 5.2. Figura Ilustração de um possível retaludamento Fonte: Massad (2003) Em certas situações é mais viável economicamente e mais fácil alterar a geometria do talude pela remoção do material instável, como por exemplo, quando o horizonte instável é uma capa delgada de solo (MASSAD, 2003).

27 Parede diafragma escavada com lama bentonítica Quando as escavações internas de uma obra interceptam o lençol freático ou materiais rochosos, a parede diafragma é utilizada como meio seguro para realizar as escavações internas ao terreno sem que ocorra fluxo constante de água para dentro da obra, nem seja necessário executar um rebaixamento do lençol freático, melhorando assim as condições de estabilidade dos solos nas regiões anexas à escavação (JOPPERT JÚNIOR, 2007). Escavação A escavação da parede diafragma é feita por um equipamento denominado clamshell (acionada a cabo ou hidraulicamente), conforme apresentado na Figura 5.3, apresentando uma abertura de cavas retangulares que varia entre 30 cm e 120 cm de espessura e 2,50 m e 3,20 m de largura (JOPPERT JÚNIOR, 2007).

28 28 Figura Guindaste equipado com clanshell Fonte: GEYER (2008) Segundo o autor, para garantir o fechamento total dos limites da obra, as lamelas da parede diafragma são executadas de maneira sequencial, alinhadas por uma mureta-guia previamente construída em torno de todo o terreno antes do início da sua escavação. A mureta-guia é formada por duas paredes paralelas de concreto armado, executadas junto às divisas do terreno distanciadas entre si por medida igual à largura do clamshell acrescida de 3,0 cm e com dimensões de 10 cm de espessura por 110 cm de altura conforme Figuras 5.4 e 5.5.

29 29 Figura Detalhe da mureta-guia Fonte: JOPPERT JÚNIOR (2007) Figura Detalhe execução mureta-guia Fonte: TENGE (2007) A escavação é executada com seu interior preenchido com estabilizante (lama bentonítica ou polímero) que tem o objetivo de evitar que ocorra o desmoronamento da parte interna da cava. Lembrando que a lama bentonítica a ser utilizada deve estar dentro dos parâmetros fixados pela norma da ABNT NBR 6122:1996 (JOPPERT JÚNIOR, 2007). Concretagem Segundo Joppert Júnior (2007), ao atingir a profundidade desejada dentro da cava, são instalados os complementos da parede, compostos pela gaiola de armação, tubos juntas, o tubo tremonha e a chapa-espelho conforme Figura 5.6.

30 30 Figura Implantação dos complementos Fonte: JOPPERT JÚNIOR (2007) Conforme o mesmo autor, após a troca da lama bentonítica é executada a concretagem com a retirada do tubo tremonha juntamente com o avanço do concreto, tomando o cuidado de garantir que pelo menos 1,50 m do tubo tremonha fique dentro do concreto. A chapa-espelho e os tubos juntas serão retirados somente após o início da pega do concreto. Preenchimento com placas pré-moldadas Outro meio de preencher a escavação da parede diafragma é por meio de placas prémoldadas de concreto. Terminada a escavação da cava pelo clamshell, procede-se a troca da lama por coulis, que é basicamente uma mistura de cimento e lama bentonítica com traço variável. O coulins ganha resistência com o tempo, formando um elemento elástico com características de permeabilidade e suporte superiores ao do solo que o circunda (JOPPERT JÚNIOR, 2007).

31 31 Segundo o mesmo autor, o fundo da escavação é concretado com o auxílio do tubo tremonha logo após terminada a troca da lama bentonítica, a seguir é implantada a placa pré-moldada de concreto tomando o devido cuidado para que sua parte inferior fique embutida no concreto. Verificar figura 5.7. Figura Seção típica da parede diafragma pré-moldada de concreto Fonte: JOPPERT JUNIOR (2007) A placa pré-moldada apresenta-se em concreto armado e/ou protendido, maciça ou vazada e com encaixe tipo macho-fêmea que garante seu alinhamento (JOPPERT JÚNIOR, 2007) Cortina atirantada Considerada como um método de ancoragem, a cortina atirantada é um dos métodos de contenção que se vale de tirantes protendidos e chumbadores para dar sustentação ao terreno (LOTURCO, 2004). Segundo Loturco (2004) uma das suas principais vantagens é a possibilidade de aplicação sem a necessidade de cortar nada além do necessário. Com as cortinas atirantadas é possível vencer qualquer altura e situação. As desvantagens são o alto custo, seguido da demora para a execução.

32 32 O mesmo autor afirma que a execução deste método é feita por etapas. Inicialmente a primeira linha de tirantes é escavada, em seguida são feitas a perfuração e a inserção dos tirantes, que são chumbados em nichos no fundo do orifício. Procede-se a protensão dos tirantes e novamente repete-se o processo iniciando com a escavação até a próxima linha de tirantes. Tirantes É denominado tirante o tipo de ancoragem ativa que tem a finalidade de conter a movimentação do solo por meio da introdução de um elemento resistente, em geral uma barra de aço, em perfurações no maciço natural e posteriormente tracionada, introduzindo um esforço compressivo no maciço entre as duas extremidades da barra (AGUSTO FILHO, 1993). Segundo o mesmo autor, as ancoragens passivas, conhecidas como chumbadores, diferente dos tirantes, a barra é introduzida na perfuração e injetada ao longo de toda a sua extensão, ocorrendo o tracionamento com os deslocamentos iniciais, de pequena magnitude, do maciço. Sinteticamente, tirante é um elemento linear capaz de transmitir esforços de tração entre suas extremidades. A extremidade que fica fora do terreno é a cabeça e a extremidade que fica enterrada é conhecida por trecho ancorado, e designada por comprimento ou bulbo de ancoragem. O trecho que liga a cabeça ao bulbo é denominado trecho livre ou comprimento livre (COMO, 2007). A norma NBR 5629 (ABNT, 1996) Execução de tirantes ancorados no solo, apresenta basicamente o conceito acima exposto, conforme Figura 5.8.

33 33 Figura Detalhe típico de um tirante Fonte: COMO (2007) De forma sintética, Yassuda (1998) classifica os tirantes em dois grupos: permanentes e provisórios. Tirantes permanentes são aqueles que se incorporam na estrutura de forma definitiva, deverão ter vida útil compatível com o propósito a que se destinam e devem ser frequentemente monitorados, como é o caso das cortinas atirantadas, lajes de submersão e fundação de torres. Tirantes provisórios são aqueles de utilização temporária, normalmente empregados em paredes de contenção de obras de infra-estrutura de edifícios residenciais e comerciais, que perdem sua função inicial logo após a construção das lajes da estrutura do edifício, momento em que os tirantes são desativados e os esforços transmitidos para a estrutura do edifício (YASSUDA, 1998).

34 34 Princípios de funcionamento O tirante tem a função básica de transmitir um esforço externo de tração para o terreno através do bulbo. O esforço externo é aplicado na cabeça e transferido para o bulbo através do trecho livre. No trecho livre, não deve existir aderência do aço à calda de cimento, para tanto é comum revestir o aço com material que o isole da calda, tal como graxa, tubo ou mangueira de plástico. Como o atrito tolerado no trecho livre é limitado, toda a carga é efetivamente transmitida ao bulbo (COMO, 2007). O aço que constitui o tirante deve suportar os esforços com uma segurança adequada e ainda possuir uma proteção eficiente contra a corrosão conforme descrito na norma da ABNT NBR 5629:1996 para garantir sua durabilidade (COMO, 2007). Partes componentes do tirante Conforme pode-se verificar na Figura 5.9, a cabeça é a parte do tirante que suporta a estrutura do maciço a ser contido. Segundo Yassuda (1998), seus componentes principais são: placa de apoio, cunha de grau e bloco de ancoragem. Figura Detalhe da cabeça do tirante

35 35 No trecho livre, o aço deve ser isolado da calda de injeção para poder transmitir as tensões da cabeça para o bulbo. Para isto, durante a montagem do tirante, o comprimento livre é protegido por um tubo ou mangueira, cujo interior é injetado em processo independente da execução do bulbo e da bainha, com qualquer tipo de material inerte ou calda de cimento (YASSUDA, 1998). O trecho ancorado é a parte que se encarrega de transmitir os esforços do trecho livre para o terreno, constituído por um aglutinante que envolve o aço. No Brasil, o tipo de ancoragem mais utilizada é a do tipo que trabalha a tração, que consiste em transferir as cargas do aço para o aglutinante no sentido do fim do trecho livre em direção a extremidade mais profunda (o aço adere ao aglutinante). O aglutinante normalmente consiste em cimento Portland injetado em forma de calda, formada pela mistura de água e cimento na proporção água/cimento igual a 0,5 em massa (YASSUDA, 1998). De acordo com o autor, o trecho ancorado recebe espaçadores, em intervalos de 2 a 3 m, de modo a garantir que a barra fique centralizada no furo, garantindo um cobrimento mínimo do aço. Os espaçadores podem ser de anel ou de nervuras de plástico com forma de meia lua. Segundo Yassuda (1998), basicamente os espaçadores consistem em elementos com furos centrais para alojar as barras ou cordoalhas de aço e com ranhuras na superfície lateral que permitem o livre fluxo da calda de cimento durante o processo de instalação e/ou injeção. Montagem do tirante Yassuda (1998) afirma que o tirante pode ser montado em oficina ou no canteiro de obras com instalações apropriadas. Deve-se atentar para que o posicionamento dos espaçadores e válvulas bem como a integridade da proteção anticorrosiva sejam comprometidos com o manuseio e transporte do tirante até o local de instalação.

36 36 Segundo o mesmo autor, inicialmente o aço é cortado e/ou emendado conforme medidas de projeto, bem como todas as outras peças auxiliares tais como bainhas, tubos de injeção, etc. Nas barras de aço, devem ser evitadas emendas ao longo do trecho livre, caso ocorram devem ser posicionadas o mais próximo possível do bulbo. Para fios e cordoalhas deve ser previsto um comprimento adicional de no mínimo 1,0 m em cada fio ou cordoalha para a instalação do macaco hidráulico durante a execução da fase de protensão (YASSUDA, 1998). As placas e cunhas devem ser conferidas e comparadas com as especificações do projeto. Placas pequenas podem causar o puncionamento do concreto, e cunhas de grau que não atendem a ortogonalidade da cabeça com o eixo do tirante induzem flexão composta no aço, crítica em elementos fortemente tracionados (YASSUDA, 1998). Segundo Yassuda (1998), após a execução dos cortes e emendas no aço, procede-se com a fase de proteção anticorrosiva na superfície das barras ou cordoalhas que compõe o tirante conforme os seguintes critérios: 1- Aplicar banho nas peças metálicas em fluido decapante e desengordurante a fim de limpar a superfície das peças antes da primeira demão de pintura; 2- Aplicar proteção adicional nas emendas dos tubos de proteção; 3- Aplicação de graxa ou calda de cimento sempre por injeção; 4- Executar em local adequado para o tratamento, abrigado da chuva, vento e poluentes. As proteções estão divididas em classe 1, 2 e 3, segundo a norma NBR 5629 (ABNT, 2006), são aplicáveis para cada tipo de tirante (definitivo ou provisório) e para cada tipo de solo (agressivo e não agressivo). Os tipos de proteção estão resumidos na Tabela 5.2.

37 37 Classe Aplicação Classe 1 Tirantes permanentes em meio muito ou medianamente agressivo Tirantes provisórios em meio muito agressivo Classe 2 Tirantes permanentes em meio não agressivo Tabela Tipos de proteção anticorrosiva (NBR-5629/96) Proteção Exigido o emprego de duas barreiras físicas em todo o comprimento (*) Trecho ancorado: Revestido com tubo plástico corrugado ou tubo metálico com espessura mínima de 4 mm. Calda de cimento Trecho livre: Graxa + duto plástico individual por fio ou cordoalha + duto plástico envolvendo todo o conjunto + cimento entre os dutos Ou graxa + duto plástico envolvido por outro duto plástico + cimento no vazio entre os dois dutos + cimento entre o tubo de fora e o terreno. Trecho ancorado: Utilização de centralizadores de forma a garantir um recobrimento mínimo de 2 cm. Trecho livre: Idêntico à Classe 1. Tirantes provisórios em meio medianamente agressivo Classe 3 Trecho ancorado: Tirantes provisórios em Utilização de centralizadores. meio não agressivo Trecho livre: Proteção por um duto plástico abrangendo individualmente cada barra, fio ou cordoalha ou um duto plástico envolvendo o conjunto destes. (*) Entendendo-se por barreira física de proteção anticorrosiva um dos seguintes componentes: Películas protetoras sintéticas (tintas e resinas); Fluidos a base de betume com teor de enxofre inferior a 0,5% em massa; Tubo contínuo de polipropileno, polietileno, PVC ou similar; Graxa, quando houver garantia de recobrimento, continuidade e permanência no local da aplicação e for específica para uso em cabo de aço; Tratamento superficial de galvanização ou zincagem; Nata ou argamassa à base de cimento: válida apenas para tirantes provisórios ou como primeira proteção de um sistema duplo e quando utilizado cimento em teores máximos de: Cloro total: 0,05% da massa de cimento. Enxofre: 0,15% da massa de cimento. Nota: além do que prescreve a norma, é recomendável o uso de um dispositivo que assegure a continuidade da proteção na transição do trecho livre para a cabeça do tirante. Este dispositivo pode ser um tubo de PVC engastado na estrutura de concreto, com comprimento sobressaindo do concreto e penetrando no terreno, em cerca de 40 cm, à semelhança da recomendação da norma francesa TA 77 (TA, 1977). Fonte: YASSUDA (1998)

38 38 Perfuração e instalação do tirante É muito importante que a locação, inclinação e direção indicadas no projeto sejam seguidas rigorosamente, sendo monitorado durante a execução do furo. Segundo Yassuda (1998), usualmente a perfuração ultrapassa alguns milímetros do comprimento teórico de projeto para acomodar algum material que eventualmente não foi removido durante a perfuração e que é conduzido ao fundo do furo. O diâmetro do furo deve ser compatível com o do tirante montado, com folga de 1,0 a 2,0 cm em relação aos espaçadores (YASSUDA, 1998). Segundo o mesmo autor, o tipo de equipamento utilizado para a perfuração e a metodologia de execução depende das características do solo, comprimento e diâmetro do furo, além das características do tirante. Em rocha sã, rocha alterada ou solo seco, pode-se realizar perfuração com equipamento de rotopercussão com limpeza do furo com ar comprimido. É permitido o uso de água ou lama bentonítica para facilitar o processo de perfuração. No caso de adotar a lama, é recomendável mantê-la dentro do furo o menor tempo possível e proceder uma lavagem no furo antes da introdução da calda de cimento. Yassuda (1998) afirma também que a instalação do tirante consiste no simples posicionamento do tirante dentro do furo. Tomando o devido cuidado para não danificar a proteção anticorrosiva, não deslocar os acessórios e posicionar a cabeça na altura correta.

39 39 Injeção Normalmente, o processo de injeção é realizado em duas etapas. A primeira, denominada de bainha, tem a função de preencher o espaço anelar entre o corpo do tirante e a parede do furo ao longo de todo o seu comprimento e que, após adquirir certa resistência, irá impedir que a calda de cimento proveniente de injeções subseqüentes flua para a parte externa do maciço nesse espaço anelar (COMO, 2007). A execução da bainha poderá ser necessária antes da retirada do revestimento e, em alguns casos, recomendável antes mesmo da instalação do tirante no furo. A segunda fase, para formação do bulbo de ancoragem, é iniciada após a bainha ter atingido resistência suficiente, o que normalmente ocorre após a cura do cimento (cerca de 10 horas) (COMO, 2007). As injeções são executadas utilizando-se dispositivo denominado obturador duplo, que permite a injeção localizada por válvula manchete. O obturador é introduzido no interior do tubo de injeção, acoplado a uma mangueira por onde passará a calda de cimento, e posicionado exatamente na última válvula do tubo, junto à ponta do tirante (COMO, 2007). Faz-se a injeção nessa válvula conforme especificação do projeto e a seguir passa-se à válvula seguinte. Assim, manchete por manchete, o trecho ancorado recebe a injeção de calda de cimento. Todo esse procedimento deve ser acompanhado por técnico especializado em injeções, que elaborará um relatório para cada tirante, indicando pressões de injeção e volumes consumidos de calda, na bainha e em cada válvula. Após cada fase de injeção, inclusive bainha, deve-se lavar o interior do tubo de injeção, para permitir a reintrodução do obturador para as fases subseqüentes (COMO, 2007).

40 40 Instalação da cabeça de ancoragem e protensão Finalizada a etapa das injeções e após a cura do cimento (três dias para cimento de alta resistência inicial e sete dias para cimento comum), pode-se instalar a cabeça de ancoragem, acoplada junto ao paramento de contenção para realização das protensões (COMO, 2007). As protensões devem ser executadas por macacos hidráulicos devidamente calibrados, compatíveis com as cargas de testes dos tirantes e com sua composição estrutural. A norma da ABNT NBR 5629:2006 estabelece procedimentos para a protensão dos tirantes e para aceitação destes no campo. Essas normas são diferentes para tirantes provisórios e definitivos, havendo algumas diferenciações entre os tipos de ensaios e em que intensidades deverão ser testadas (COMO, 2007). Controle da qualidade O controle da qualidade dos tirantes provisórios, segundo a ABNT (2006) NBR 5629, exige que 90% dos tirantes sejam ensaiados no campo com carregamento de pelo menos 1,2 vezes a carga de trabalho e 10% deles a 1,5 vezes a carga de trabalho. Para os tirantes permanentes, 90% devem ser testados a 1,4 vezes a carga de trabalho e 10% a 1,75 vezes essa mesma carga. Isso oferece uma segurança especial em estruturas de contenção desse tipo (COMO ). Segundo a revista Téchne (2007), além dos ensaios de campo, recomenda-se solicitar aos fornecedores laudos de controle da qualidade dos produtos, atestando a qualidade exigida para o produto final. Por utilizar o terreno vizinho para o apoio, também é essencial a autorização do proprietário para a execução da obra. Tanto por questões legais quanto para evitar que os tirantes sejam removidos em caso de obras futuras (LOTURCO, 2004).

41 Tipos de fundações Segundo Yassuda (1998) Fundação é o elemento estrutural que transfere ao terreno as cargas que são aplicadas à estrutura. O desempenho da fundação dependerá do comportamento do terreno quando este submetido a carregamentos. O mesmo autor afirma que a definição das fundações abrange dois aspectos básicos do comportamento do terreno: a deformabilidade e a resistência dos materiais que o compõe. Segundo Joppert Júnior (2007) as fundações são classificadas em dois grandes grupos, fundações superficiais e fundações profundas. 1. Fundações superficiais: Também conhecidas por rasas ou diretas, as fundações superficiais são aquelas em que a carga são transmitidas ao terreno pelas pressões distribuídas sob base da fundação e em que a profundidade do assentamento, em relação ao terreno adjacente, é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação (Joppert Júnior, 2007). Dentre todos os tipos de fundação superficial, o autor destaca os seguintes tipos: Bloco: Fundação superficial de concreto, dimensionada de modo que as tensões de tração nela produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura, em geral constituída por ferragem; Sapata: Fundação superficial de concreto armado, dimensionada de modo que as tensões de tração nela produzidas sejam resistidas pela ferragem e não pelo concreto; Radier: Abrange todos os pilares de uma obra ou é solicitada por carregamentos distribuídos (silos, tanques, depósitos, etc.); Viga de fundação: Fundação comum a vários pilares, cujos centros, em planta, estão situados no mesmo alinhamento; Sapata corrida: Fundação com uma carga distribuída linearmente.

42 42 2. Fundações profundas: As fundações profundas são aquelas assentadas a uma profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta. Esta profundidade poderá ser inferior desde que sejam determinadas as capacidades de carga do solo que justifiquem tal decisão e que o dimensionamento da fundação seja compatível (Joppert Júnior, 2007). A transmissão das cargas para o terreno é feita pela base da fundação profunda (resistência de base ou de ponta), por sua superfície lateral (resistência lateral ou de fuste), ou por uma combinação das duas resistências (Joppert Júnior, 2007). Dentre os diversos tipos de fundações profundas, o autor destaca as seguintes: Estaca pré-moldada, estaca tipo Franki, estaca metálica, estaca escavada e tubulão. Neste trabalho estão apresentados apenas os tipos de fundação profunda que foram utilizados na obra referente ao estudo de caso e que estão relacionados com o método de execução de fundação invertida.

43 Estaca Barrete A estaca barrete é escavada com o uso de clamshell, mesmo equipamento utilizado conforme apresentado anteriormente no Item 5.2.2, e com o auxílio de lama bentonítica. É normalmente utilizada em obras pesadas onde é mais vantajoso, quanto aos aspectos econômicos, a utilização desse tipo de estaca para que absorva grandes carregamentos (JOPPERT JÚNIOR, 2007). Segundo o mesmo autor, a execução das estacas escavadas com lama bentonítica consiste em três etapas que são escavação, colocação da armação e concretagem. Escavação Seguindo o mesmo processo de execução das paredes diafragma, as estacas tipo barrete também necessitam de uma execução prévia de uma mureta-guia de concreto armado, com as dimensões internas um pouco maiores do que as do clamshell (JOPPERT JÚNIOR, 2007). Segundo Joppert Júnior (2007), o controle de verticalidade das estacas, assim como as tendências de desvio e torção está ligado à qualidade dos equipamentos utilizados na escavação e na implantação das muretas-guias. A escavação deve ser totalmente preenchida por lama bentonítica, que tem a função de estabilizar a escavação e deve ter suas propriedades verificadas e controladas antes da escavação e antes da concretagem seguindo norma da ABNT NBR 6122:1996. Colocação da armação As armações são previamente montadas em gaiolas com estribos amarrados e soldados nas armaduras longitudinais. Devem apresentar roletes que garantam um cobrimento mínimo da armação de 5,0 cm.

44 44 As gaiolas são implantadas na estaca após a conclusão da etapa de escavação e devem ser fixadas nas muretas-guias para evitar sua movimentação durante a etapa de concretagem (JOPPERT JÚNIOR, 2007). Concretagem Conforme Joppert Júnior (2007), a concretagem procede com a instalação do tubo tremonha até o fundo da estaca e com o lançamento do concreto no funil existente no topo do tubo. À medida que o concreto é lançado na estaca, por ser de material mais denso que a lama bentonítica, expulsa-a preenchendo a estaca de baixo para cima. O tempo de concretagem das estacas não deve ultrapassar três horas da saída do primeiro caminhão da usina de concreto. Segundo o mesmo autor, finalizada a concretagem, é comum a formação de borra de concreto na superfície da estaca com espessuras que variam de 40,0 cm a 50,0 cm, que devem ser removidas até obter concreto são para poder incorporar a estaca ao bloco de coroamento Estaca raiz Alonso (1998) denomina estaca raiz como um tipo de estaca escavada, injetada e concretada in loco. A estaca-raiz é aquela em que se aplicam injeções de ar comprimido no topo do fuste, logo após a moldagem do mesmo, utilizam-se baixas pressões (inferiores a 0,5 MPa), que tem como objetivo garantir a integridade da estaca. Considerada de pequeno diâmetro (variando de 100 mm a 410 mm), pode ser executada na vertical ou inclinada, independente das restrições de pé direito ou área de trabalho, devido às dimensões reduzidas do equipamento de perfuração (ALONSO, 1998). Segundo o mesmo autor, a estaca raiz é constituída de argamassa de areia e cimento, possui armadura ao longo de todo o seu comprimento. Apresenta elevada capacidade de carga baseada essencialmente na resistência por atrito lateral do terreno.

45 45 Procedimentos Executivos Segundo Alonso (1998), o processo de execução de uma estaca raiz compreende fundamentalmente quatro fases consecutivas: Perfuração A perfuração do solo é realizada pelo sistema rotativo ou roto-percussivo do tubo de revestimento com o auxílio de um fluido em circulação, geralmente água ou lama bentonítica segundo a norma NBR 6122 (ABNT, 1996). Esses tubos vão sendo conectados uns aos outros à medida que a perfuração avança, sendo recuperados posteriormente, durante o processo de preenchimento do furo com argamassa. A Figura 5.10 ilustra tal processo (ALONSO, 1998). Figura Equipamento para perfuração de estaca raiz Fonte: EXATA (2009)

46 46 Referente ao uso de lama bentonítica durante a perfuração de estaca raiz, a ABNT faz a seguinte observação:... Nota: É importante frisar que a utilização de lama estabilizante pode afetar a aderência entre a estaca e o solo. Normalmente uma lavagem com água pura é suficiente para eliminar esse inconveniente, sendo imprescindível verificar o resultado final do uso da lama através de prova de carga, a menos que haja experiência com este tipo de estaca no terreno da região (ABNT, 1996, p.24). O tubo de revestimento deve ser instalado preferencialmente por toda a extensão da perfuração. Entretanto, em casos especiais que o terreno apresente características que o permitam, a instalação do tubo de revestimento pode ser parcial, tomando o cuidado de garantir que o mesmo não seja arrancado ao aplicar os golpes de ar comprimido após o preenchimento do furo com argamassa. Neste caso, a perfuração abaixo da cota dos tubos é feita com o auxílio de uma ferramenta denominada tricone, utilizando o mesmo processo de rotação com o auxílio de circulação de água (ALONSO, 1998). Quando o revestimento é parcial, a armadura deverá dispor de roletes para garantir sua centralização dentro do furo, pois caso a armadura bata nas paredes da perfuração, um pouco de solo pode misturar-se com a argamassa comprometendo a qualidade da estaca além de prejudicar a aderência da armadura com a argamassa (ALONSO, 1998). Segundo Joppert Junior (2007), na parte inferior do revestimento é utilizada uma ferramenta denominada sapata de perfuração que possui um diâmetro ligeiramente maior e serve para diminuir durante a perfuração o atrito entre o revestimento e o solo. Joppert Júnior (2007) afirma que os detritos provenientes da perfuração do solo são carregados continuamente para a superfície pela água de perfuração, que é aplicada no interior do tubo de revestimento e retorna à superfície pela fina camada existente entre o tubo e o solo. O que torna o diâmetro acabado da estaca maior que o diâmetro externo do revestimento. Segundo Alonso (1998), existe uma ampla gama de tipos de equipamentos utilizados para promover a rotação do revestimento, utilizando sistemas que operam mecânica ou hidraulicamente, desde os menores que podem operar em espaços limitados, até

47 47 equipamentos mais robustos, geralmente sobre esteiras, equipados com lança operada hidraulicamente permitindo a execução de perfurações verticais e inclinadas, conforme é possível visualizar na Figura Figura Detalhe execução estaca raiz Fonte: EXATA (2009) Para possibilitar a perfuração em materiais mais resistentes como rocha, concreto ou alvenaria, são utilizadas sapatas de perfuração com pastilhas de wídia ou realizar a perfuração por roto-percussão com martelos de fundo (ALONSO, 1998). Segundo Alonso (1998) estes acessórios como o tricone ou martelo de fundo, possuem as dimensões externas limitadas pelo diâmetro interno do revestimento, pois os mesmos trabalham no seu interior. Na Tabela 5.3 apresentam-se as características principais dos tubos de revestimento e os diâmetros máximos dos martelos de fundo (e dos tricones) em relação ao diâmetro final das estacas.

48 48 Tabela Tubos de revestimento e diâmetro de martelos de fundo Diâmetro final da estaca (mm) Diâmetro externo do furo ( ) 3 3½ 4½ Diâmetro externo do furo (mm) Espessura da parede (mm) , Peso por metro linear (Kg/m) Diâmetro do martelo de fundo ( ) - - 3½ 3½ Fonte: ALONSO (1998) Colocação da armadura Atingido a cota de projeto e terminada a fase de perfuração, é realizada a limpeza do furo injetando-se água sem o avanço da perfuração. A seguir é instalada a armadura que pode ser constante ou variável ao longo do fuste, constituída geralmente por barras montadas em gaiola ou, no caso de estacas de pequeno diâmetro (abaixo de 160 mm), em feixes dotados de espaçadores (ALONSO, 1998). Segundo o autor nas estacas dimensionadas para compressão as emendas das barras são feitas por simples transpasse, nas estacas trabalhando à tração as emendas devem ser executadas por solda, luvas prensadas ou luvas rosqueadas. Preenchimento com argamassa Concluído a instalação da armadura, introduz-se o tubo de injeção até o fundo da perfuração, para proceder com o preenchimento do furo de baixo para cima, até o extravasamento da argamassa pela boca do tubo de revestimento, garantindo-se assim que a água ou a lama bentonítica utilizada durante a perfuração seja totalmente substituída pela argamassa (ALONSO, 1998). A argamassa utilizada no preenchimento do furo deve apresentar consumo mínimo de cimento conforme norma da ABNT NBR 6122:1996, ou seja, 600 kg/m³, o que confere à

49 49 argamassa uma resistência característica superior a 20 MPa. Todo o processo é realizado sob pressão rigorosamente controlada, variando entre 0,0 e 0,4 MPa (ALONSO, 1998). A ABNT determina os seguintes procedimentos referentes ao dimensionamento da estaca: Quando for utilizado aço com resistência de até 500 MPa e a porcentagem de aço for menor ou igual a 6%, a peça deve ser dimensionada como pilar de concreto armado, levando-se em conta a verificação de flambagem, com a devida consideração do confinamento do solo, tomando- se para a argamassa (que, neste caso, deve ter consumo de cimento não inferior a 600 kg/m³ ) um valor de fck compatível com as técnicas executivas e de controle não superior a 20 MPa. Quanto ao coeficiente de minoração γc da argamassa, este deve ser adotado igual a 1,6, tendo em vista as condições de cura da argamassa (ABNT, 1996, p.25) Remoção do revestimento e aplicação de golpes de ar comprimido Completado o preenchimento do furo com argamassa, é rosqueado na extremidade superior do tubo de revestimento um tampão metálico ligado a um compressor que irá aplicar golpes de ar comprimido durante a extração do tubo de revestimento. Conforme os tubos vão sendo extraídos, o nível de argamassa vai baixando, devendo ser completada antes da próxima aplicação de ar comprimido. Esta operação é repetida várias vezes até o término da retirada do revestimento (ALONSO, 1998).

50 Estruturas de Aço Segundo Mattos (2006), estrutura de aço é a parte ou conjunto das partes de uma construção que se destina a resistir a cargas atuantes na estrutura. Cada elemento estrutural da construção deve resistir aos esforços incidentes e transmiti-los através dos seus vínculos a outros elementos estruturais, com a finalidade de conduzir tais esforços ao solo. Os elementos estruturais são classificados de acordo com suas dimensões, podendo variar entre folhas, blocos e barras. Também podem ser classificados quanto ao modo de aplicação da carga, variando entre tração e compressão, transversal ou paralelo ao eixo. As folhas possuem o valor de uma das dimensões muito inferior ao das outras duas, citando como exemplo as lajes e paredes estruturais (PFEIL; PFEIL, 1995). Segundo o mesmo autor, os blocos têm por característica possuírem as três dimensões com valores da mesma ordem de grandeza, citando como exemplo os blocos de fundações. As barras possuem o valor de uma das dimensões muito superior ao das outras duas dimensões. Citando como exemplo as vigas e pilares. Esta categoria pode ainda ser subdividida em barras sólidas (barras de concreto) e barras com paredes delgadas (barras metálicas). Iremos focar o estudo nesta última subdivisão, sobretudo em pilares. Pilares são os elementos estruturais que estão sujeitos principalmente a esforços axiais de compressão. Estes esforços de compressão tendem a aumentar os efeitos de curvaturas iniciais, que acima de certo valor provocam deslocamentos laterais visíveis que caracterizam a existência de flambagem, que é a instabilidade provocada por tais esforços (PFEIL; PFEIL, 1995).

51 51 Segundo o mesmo autor, os casos mais comuns de flambagem são devidos ao efeito de esforço normal N de compressão associado à flexão. Quando o valor de N se aproxima da carga crítica de flambagem da haste NCR significa que a peça está em colapso. Para o dimensionamento de hastes em compressão simples, a carga resistente de cálculo é calculada considerando-se a seção transversal bruta Ag da haste e a tensão resistente à compressão simples com flambagem fcr (PFEIL; PFEIL, 1995) Tipos Construtivos Os tipos de seções transversais mais adequados para o trabalho à flexão são aqueles que possuem as massas mais afastadas do eixo neutro, formando uma maior inércia no plano da flexão. O ideal neste caso é concentrar as massas em duas chapas, uma superior e uma inferior, ligando-as por uma chapa fina. Portanto, conclui-se que as vigas em forma de I são as mais funcionais, devendo, entretanto seu emprego obedecer às limitações de flambagem (PFEIL; PFEIL, 1995). Os tipos construtivos mais usuais são: I simples, Duplo I, H, IP, Duplo U Aberto Duplo U fechado e Perfil Soldado. Quanto ao processo de fabricação, os perfis de aço são classificados em perfis laminados e perfis soldados. A Figura 5.12 apresenta as seções mais comuns de perfis laminados de abas paralelas. Figura Perfis laminados de abas paralelas séries I e H Fonte: BELLEI (2004)

52 52 Os perfis laminados são produzidos por meio de deformação mecânica a quente, são peças únicas obtidas pela laminação de tarugos ou blocos provenientes do lingotamento contínuo. Têm como principais características as abas paralelas e retilíneas (que facilitam a execução de encaixes e conexões) e a uniformidade estrutural (devido à ausência de soldas ou emendas). Também apresentam baixo nível de tensões residuais localizadas conforme apresentado na Figura 5.13 (MATTOS, 2006). Figura Perfis laminados de abas inclinadas, séries I, U, L e T Fonte: BELLEI (2004) Os perfis soldados são obtidos através do corte, composição e soldagem de chapas planas de aço, permitindo uma grande variedade de formas e dimensões das seções dos perfis, conforme apresentado na Figura Sua fabricação pelo método de soldagem por arco elétrico obedece à ABNT NBR 5884 e depende do tipo de equipamento utilizado pelo fabricante, podendo variar do processo artesanal ao industrializado (MATTOS, 2006). Figura Perfis soldados, séries VS, CVS e CS Fonte: BELLEI (2004)

53 53 6 ESTUDO DE CASO: EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO INVERTIDA NO EDIFÍCIO LINDENBERG TUCUMÃ 6.1 Descrição e apresentação A fundação invertida consiste resumidamente em executar-se primeiramente as estacas principais do corpo do edifício no nível existente do terreno, em seguida as lajes, pilares e vigas que compõe a estrutura para posteriormente escavar os subsolos e interligar as estacas com a estrutura, concretando os blocos de fundação, vigas baldrames e pilares do subsolo. O método utilizado neste estudo de caso visa atender as restrições técnicas impostas pela localização da obra, existência de edifícios vizinhos e características do solo existente. Conforme descrito em maiores detalhes no item 6.3. Localizado na Rua Tucumã esquina com a Rua Hans Nobiling, no bairro Jardim América, São Paulo / SP, o Edifício Lindenberg Tucumã trata-se de um empreendimento residencial de alto padrão estilo neoclássico composto por uma torre de 19 pavimentos tipo mais a cobertura triplex, térreo e três subsolos, situados em um terreno com área de m². Dispõe de um apartamento padrão por andar de 310 m² com quatro vagas de estacionamento para cada unidade e cobertura tríplex localizada no 20, 21 e 22 andares com dez vagas de estacionamento. No alinhamento do terreno com o edifício A, conforme apresentado na Figura 6.1, não foi necessária a execução de parede diafragma por se tratar de um prédio comercial de cinco subsolos, com a sua própria parede diafragma o que torna desnecessária a execução de mais uma por parte da obra.

54 54 Figura Situação dos edifícios vizinhos No alinhamento do terreno com o edifício B, o único subsolo do edifício vizinho está em uma cota apenas 1,50 m abaixo do nível da rua, situação semelhante a esta apresenta o alinhamento do terreno com o edifício C, conseqüentemente a parede diafragma destas regiões necessitaria de um atirantamento para conter o solo (Figura 6.1). A construtora juntamente com o escritório de consultoria de fundações, optou por não executar tirantes nos limites do terreno que fazem divisa com vizinhos. É política interna da empresa evitar transtornos e possíveis ações judiciais contra a construtora, neste caso em questão, poderia criar-se uma discussão pelo fato da construtora utilizar o terreno vizinho, mesmo que temporariamente, para realizar a ancoragem dos tirantes da parede diafragama.

55 55 Esta situação poderia tornar-se desgastante para os condôminos por ser necessário criar uma comissão juntamente com o síndico, explicar todo o processo detalhadamente e acompanhar sua execução, além do desconforto dos vizinhos verem as equipes de trabalho perfurando por baixo do terreno do prédio. Desta forma, definido que não seriam utilizados tirantes nas paredes diafragmas dos limites do terreno que fazem divisa com vizinhos, optou-se por executar um retaludamento no terreno para dar início às obras de escavação e fundação. Para isto foi elaborado um projeto detalhado conforme ANEXO F Projeto de Fundações, com as dimensões e a localização dos taludes. Pelo fato do terreno ser arenoso e pouco coesivo, apresentando nas camadas superiores valores de NSPT baixos conforme descrito em maiores detalhes no item 6.2, o talude recebeu um revestimento de argamassa para melhorar sua resistência e estabilidade. Como no contesto da obra os taludes são uma forma provisória de estabilidade do maciço de terra e sua capacidade de resistência está ligada à sua geometria (conforme item 5.2 da pesquisa bibliográfica) que neste caso possui limitações, para conter definitivamente este maciço é necessário travar a estrutura do prédio com as paredes diafragma. Para isto foi necessário executar as estacas até sua cota de projeto e complementar sua altura até o nível do terreno com perfis metálicos. São estes perfis os responsáveis de transferir provisoriamente as cargas do edifício para as estacas, porém, não possuem capacidade para suportar o peso de todas as lajes do edifício. A próxima etapa consistiu em escavar 60 cm abaixo da cota do nível do primeiro subsolo com a contenção feita pelos taludes, escorar e concretar a laje deste mesmo subsolo para travar a estrutura das paredes diafragmas. Esta concretagem foi realizada de forma parcial, deixando as rampas dos subsolos e a área ocupada pelos taludes para serem concretadas posteriormente.

56 56 Após a cura do concreto, especificamente vinte e oito dias após a concretagem, iniciou-se o processo de escavação por baixo desta laje recém concretada até 60 cm abaixo do nível do segundo subsolo, e repetiu-se todo o processo de escoramento e concretagem de laje. Novamente aguardou-se de vinte e oito a quarenta dias e repetiu-se todo o procedimento para o terceiro subsolo, que terminou com a execução dos blocos de fundação e piso do subsolo, que juntamente com a execução da laje da periferia do térreo, trava toda a estrutura do edifício com a parede diafragma. Finalizando desta forma o método de fundação invertida, que após seu término, pôde ser retomada a execução da estrutura do corpo do prédio, que se encontrava parada devida a solicitação máxima dos perfis metálicos de resistirem aos esforços da estrutura. Atualmente, conforme apresentado na Figura 6.2, a obra encontra-se em fase de fechamento de alvenaria e instalações prediais, faltando para a conclusão da estrutura apenas a laje da casa de máquinas e caixa d água serem executadas. Figura 6.2 Situação atual do Edifício Lindenberg Tucumã

57 Investigação geotécnica Foi realizada sondagem à percussão, com medida de SPT (Standart Penetration Test), sendo o número, locação e profundidade das sondagens determinados pelo cliente, neste caso a Lindencorp, que especificou cinco pontos de interesse para a determinação do tipo de solo conforme planta de localização na Figura 6.3. A distribuição das sondagens no terreno seguiu o critério de maior solicitação do solo em relação as cargas do edifício, marcando duas sondagens na periferia do prédio (SP-01 e SP-02) e outras três sondagens (SP-03, SP-04 e SP-05) no corpo do edifício, sendo uma delas próxima à parede de contenção do terreno, como pode-se constatar na Figura 6.3. Figura Localização das Sondagens Analisando os resultados das investigações, pode-se verificar a presença de água nas sondagens SP-01, SP-04 e SP-05, nas cotas 25,30 m, 26,10 m e 24,45 m respectivamente, conforme representado nos ANEXOS A, D e E, indicando uma

58 58 necessidade da aplicação de uma fundação do tipo profunda para transmitir os esforços da estrutura para o solo conforme descrito no Item 5.3 da pesquisa bibliográfica. Outro dado comum nas sondagens realizadas é a presença de areia na maioria das amostras retiradas do solo, com pouca presença de argila, caracterizando um solo pouco coeso com variação de granulometria, tornando vantajosa a utilização e estacas profundas que apresentem resistência ao atrito lateral e de ponta conforme item 5.3 da pesquisa bibliográfica.

59 Restrições construtivas Para a determinação do método de fundação invertida, os fatores significativos que foram analisados estão relacionados diretamente com a decisão, por parte da construtora, conforme descrito no item 6.1, de não executar tirantes nas paredes diafragmas para realizar a contenção do solo durante as escavações. Definido que não seriam executados tirantes nas paredes diafragmas que fazem divisa com o limite de terreno dos vizinhos, foi necessário discutir os métodos construtivos que poderiam ser aplicados no canteiro de obras e planejá-los para a que sua conclusão ocorresse sem comprometer o cronograma da obra. As restrições construtivas que surgiram diante deste quadro foram: 1. Limitações para execução de taludes (espaço físico e geometria); 2. Restrições para realização da escavação dos subsolos em apenas uma etapa, escavação lenta e trabalhosa; 3. Concretagem das lajes dos subsolos e do térreo realizadas por etapas e em locais confinados; 4. Curto prazo para conclusão do empreendimento, necessidade de desenvolver a superestrutura do prédio juntamente com a fundação e subsolos;

60 Desenvolvimento e execução de fundação invertida A execução da fundação procedeu com os serviços de escavação, concretagem da parede diafragma, execução de estacas, serviços de escavação e taludes conforme detalhes apresentados no ANEXO F Projeto das Fundações. O processo construtivo deu-se na seguinte sequência: Execução das muretas-guia no nível atual do terreno Seguindo o projeto de fundações representado no ANEXO G Detalhe da parede Diafragma, sua execução ocorreu no nível existente do terreno, antes das etapas de escavação e remoção de terra. O processo de execução seguiu conforme explicações e orientações existentes no item 5.3 da revisão bibliográfica Execução da parede diafragma e barretes com implantação dos perfis Conforme orientações e observações existentes nos itens 5.2 e item 5.3 da revisão bibliográfica foram executadas as paredes diafragma conforme ANEXO F Projeto das Fundações e as estacas barrete principais do corpo do prédio juntamente com a implantação dos perfis metálicos para suporte temporário das cargas do edifício, conforme representado no ANEXO H Detalhe armação das estacas barrete e ANEXO I Detalhe perfis implantados nas estacas raiz Escavação geral do terreno até a cota 98,00 A cota 98,00 é o nível em que foi executada a primeira linha de tirantes nas cortinas da Rua Tucumã e Rua Hans Nobilling e o topo dos taludes nas divisas com os prédios vizinhos, conforme apresentado na Figura 6.4.

61 61 Figura Detalhe da primeira etapa de escavação Nesta figura pode-se observar a parede diafragma da divisa com o terreno vizinho, onde se fixou o topo do talude, e os perfis metálicos implantados nas estacas barretes que realizam a ligação provisória da fundação com a estrutura do edifício Instalação do sistema de rebaixamento do lençol freático No caso da obra em estudo não foi necessário adotar um sistema de rebaixamento do lençol freático, a utilização de uma bomba comum foi suficiente para remover a água do canteiro conforme se pode verificar na Figura 6.5. Nesta mesma figura é possível visualizar a conclusão da primeira linha de tirantes executada na parede diafragma que faz limite com a Rua Hans Nobiling e Rua Tucumã. Nesta parede não houve restrições para a execução dos tirantes por se tratar de um limite do terreno que não faz divisa com os edifícios vizinhos.

62 62 Figura Detalhe do esgotamento da água do canteiro de obras Execução da primeira linha de tirantes. Esta etapa procedeu-se com os processos de montagem, perfuração, instalação, injeção e protensão dos tirantes nas paredes diafragmas conforme orientações indicadas no item 5.2 da pesquisa bibliográfica. Os processos envolvidos nesta etapa podem ser verificados nas Figuras 6.6, Figura 6.7 e Figura 6.8. Figura Detalhe perfuração Figura Detalhe montagem dos tirantes

63 63 Figura Detalhe da primeira linha de tirantes concluída Prosseguir com a escavação executando tirantes e taludes O desenvolvimento desta etapa procedeu-se conforme apresentado no ANEXO K Detalhede Tirantes e Taludes, que englobou os serviços de escavação e remoção de terra e execução de taludes e tirantes conforme as recomendações do item e item da revisão bibliográfica. Esta etapa compreendeu a execução da 2ª e 3ª linha de tirantes juntamente com o prolongamento da base dos taludes até a cota da laje do 2 subsolo conforme representado na Figura 6.9. A execução dos taludes procedeu conforme as recomendações do item 5.2 da revisão bibliográfica, seguindo o projeto conforme ANEXO F Projeto de Fundações. Após sua execução, foi realizado um revestimento de argamassa a fim de impermeabilizá-lo e garantir sua estabilidade (Figura 6.9).

64 64 Figura Detalhe dos taludes Esta mesma figura apresenta o limite do terreno com o edifício vizinho, onde podem-se verificar os perfis metálicos implantados nas estacas barretes que irão suportar, temporariamente, a carga do edifício até o término das escavações e conclusão da fundação no 3º subsolo. Na Figura 6.10 pode-se verificar a retomada das escavações após a conclusão da primeira linha de tirantes nas paredes diafragmas das Ruas Hans Nobiling e Tucumã. Escavação realizada por retro-escavadeiras e caminhões basculantes.

65 65 Figura Detalhe da retomada da escavação Concretagem de blocos sobre estacas barretes sem perfil Na sequência, foi realizada a escavação e concretagem dos blocos conforme apresentado na Figura 6.11 e Verificar o detalhe da remoção dos tirantes existentes na parede diafragma executada pelo vizinho. Figura Detalhe da escavação dos blocos Figura Detalhe do acerto da vala e remoção dos tirantes do vizinho

66 Execução parcial da laje do 1 subsolo Nesta etapa ocorreu o escoramento sobre solo compactado e concretagem da laje prémoldada que ficará incorporada à estrutura da parede diafragma conforme apresentado na Figura Figura Detalhe da junção da parede diafragma com a laje 1 subsolo A laje apresentada na Figura 6.13 refere-se à laje entre as lamelas A4 a A7 representadas no ANEXO F Projeto de Fundações. Que é o trecho de divisa do terreno com o vizinho onde não há necessidade por parte da obra de executar parede diafragma, pelo fato de já existir uma cortina neste trecho referente ao subsolo do prédio vizinho. Concluída a etapa de concretagem parcial da laje do 1 subsolo e após o período de cura do concreto, retomou-se a escavação até o nível do 2 subsolo. Nesta etapa a terra por baixo da laje do 1 subsolo foi removida com o auxílio de retro-escavadeira conforme apresentado na Figura 6.14.

67 67 Figura Detalhe da escavação por baixo da Laje 1 subsolo Figura Detalhe de execução dos taludes após escavação Na Figura 6.15 pode-se verificar processo de escavação por baixo da laje parcial do 1º subsolo e a execução do seu escoramento. Nesta mesma figura, pode-se verificar o prolongamento dos taludes até a cota de execução da laje do 2º subsolo Execução total da laje do 2 subsolo. Para a concretagem da laje do 2º subsolo, nesta etapa repetiu-se os mesmos processos de escoramento sobre solo compactado e montagem de formas, utilizados anteriormente na execução da laje parcial do 1º subsolo. Esta laje do 2º subsolo, diferentemente da laje parcial do 1º subsolo, é uma laje maciça de concreto armado, conforme apresentado na Figura Apesar de ser uma concretagem total, as áreas destinadas a rampas e as áreas ocupadas pelos taludes serão executadas posteriormente, após a interligação da estrutura do edifício com as paredes diafragma.

68 68 Figura Detalhe da concretagem da laje do 2 subsolo Figura Vista da laje com o talude e a parede atirantada ao fundo Na Figura 6.17 pode-se verificar o prolongamento dos taludes no limite do terreno com os edifícios vizinhos e as duas linhas de tirantes executadas no limite do terreno com a Rua Tucumã Execução da estrutura até a capacidade máxima dos perfis implantados Nesta etapa, conforme apresentado na Figura 6.18, retomou-se a execução da laje do 1 subsolo incorporando os perfis metálicos dentro dos pilares. As áreas referentes aos taludes e destinadas às rampas serão executadas posteriormente. A partir deste ponto, os pilares passam a ser executados com armadura convencional, pois atingiram a cota do nível do térreo, que é a cota em que os perfis metálicos foram implantados conforme apresentado no ANEXO I Detalhe dos perfis implantados nas estacas raiz.

69 69 Figura Detalhe dos perfis incorporados aos pilares Figura Execução da estrutura A Figura 6.19 representa a etapa em que a execução da estrutura do corpo do edifício é retomada até que se atinja a capacidade máxima de carga dos perfis metálicos, segundo orientações já apresentadas no item 5.4 da revisão bibliográfica Execução da laje do térreo A conclusão da laje do térreo foi uma etapa importante, pois é nesta cota de nível em que a estrutura do prédio foi travada com a estrutura da parede diafragma, permitindo a retirada dos taludes e a conclusão das lajes dos subsolos. Conforme Figura 6.20.

70 70 Figura 6.20 Concretagem da laje do térreo Nesta etapa, a ligação da laje com a estrutura da cortina foi realizada de forma provisória com a utilização de perfis metálicos, dimensionados conforme critérios apresentados no item 5.4 da revisão bibliográfica, que têm o objetivo de travar as duas estruturas para a retirada dos taludes sem nenhum risco de desabamento durante as escavações. As Figuras 6.21 e 6.22 apresentam os detalhes de execução da ligação provisória da laje do térreo com a estrutura da cortina. Figura Ligação da laje do Térreo com a cortina Figura Detalhe de ligação do perfil à estrutura da laje

71 71 A ligação dos perfis metálicos com a laje foi executada com o uso de parafusos e chapas soldadas aos perfis, de forma semelhante à ligação do lado da parede diafragma, que ocorreu com a soldagem direta do perfil metálico com sua estrutura Retirada de taludes e complementação da laje do 2 subsolo e rampas Concluída a etapa de ligação da laje do térreo com a estrutura da cortina através dos perfis metálicos, os taludes deixam de ter função estrutural, pois a partir deste momento, as tensões do solo exercidas sobre a cortina passam a ser transmitidas diretamente para a estrutura do corpo do edifício. Desta forma, foram retomadas as escavações no 1 subsolo para a retirada dos taludes e concretagem das rampas de acesso, conforme apresentado na Figura Figura Rampa de acesso ao 1 subsolo Na mesma figura é possível verificar os perfis metálicos que realizam a ligação provisória da estrutura do edifício com a parede diafragma. Após a concretagem desta rampa os perfis metálicos serão retirados pois a estrutura do edifício estará interligada com as paredes diafragma.

72 Retirada dos taludes e concretagem de blocos e pilares no 3 subsolo Finalizadas as etapas de concretagem da laje do térreo e ligação da estrutura do edifício com as paredes da cortina, juntamente com a estrutura do corpo do prédio, realizou-se as escavações no 2 subsolo para a retirada dos taludes e no 3 subsolo para a concretagem dos blocos de fundação e ligações com os pilares. Os processos de escavação e concretagem nesta etapa foram relativamente lentos por se tratar de um espaço confinado onde não é possível a utilização de grandes equipamentos. A Figura 6.24 apresenta um dos limites do terreno que faz divisa com o vizinho no nível do 2 subsolo. Nesta região foi aproveitada a cortina já existente do vizinho (lamelas A4 a A7, conforme ANEXO F Projeto de Fundações) e é possível visualizar a retirada dos tirantes empregados nesta cortina, que hoje não possuem mais nenhuma função estrutural. Figura Detalhe de escavação dos taludes No nível do 3 subsolo foi retirado o escoramento da laje do 2 subsolo e procedeu-se as escavações manuais para a concretagem dos blocos de ligação entre as estacas e os pilares, conforme Figuras 6.25 e 6.26.

73 73 Figura 6.25 Detalhe da concretagem parcial dos pilares no 3 subsolo Figura 6.26 Escavação dos blocos 3 subsolo A armação dos blocos de ligação é executada seguindo o detalhe de armação apresentado no ANEXO J Detalhe de Armação dos Blocos, incorporando nos pilares os perfis metálicos anteriormente inseridos na estrutura das estacas, conforme apresentado nas Figuras 6.27 e 6.28.

74 74 Figura 6.27 Detalhe da armação de pilar e bloco de ligação Figura 6.28 Concretagem dos blocos 3 subsolo Concluída esta etapa de concretagem dos blocos, os perfis metálicos que realizavam a ligação da laje do térreo com a estrutura da cortina foram removidos para proceder com a concretagem dos complementos de laje no nível do térreo, conforme apresentado anteriormente no item Ao mesmo tempo, foi escavado o restante do solo existente no 3 subsolo para liberar a execução do contrapiso neste pavimento e prosseguir com a estrutura do corpo do prédio até sua total conclusão. Para a execução do trecho junto às lamelas A4 à A7 conforme apresentado no projeto (ver ANEXO F Projeto das Fundações), deve-se seguir a seguinte sequência executiva: 1- Escavação até a cota 96,00; 2- Execução da laje do 1 subsolo; 3- Escavação até a cota 92,00 deixando patamar de 2,0 m (cota 95,00) e talude; 4- Execução da laje do 2 subsolo; 5- Prosseguir com a escavação até a cota 92,00.

75 75 7 ANÁLISE DOS RESULTADOS A execução do método de fundação invertida não requer inovação radical nas técnicas usuais empregadas na obra, mas necessita do desenvolvimento de uma seqüência criativa para a conclusão dos serviços. O processo pode ser mais bem compreendido pela divisão em quatro sistemas ou operações distintas, mas altamente interligadas. 1. Sistema de paredes: consistiu na execução de paredes diafragma escavadas com fluido estabilizante e seu preenchimento com placas pré-moldadas como descrito no item 5.3 da revisão bibliográfica; 2. Sistema de colunas e fundações: a instalação das colunas permanentes da estrutura e respectivas fundações profundas foram executadas antes da escavação e é a parte mais essencial no processo. As fundações foram interligadas com as colunas pela inserção de perfis metálicos incorporados às estacas de forma precisa que garantiu sua estabilidade em toda a profundidade da estrutura. 3. Sistema de lajes dos pisos da estrutura: moldadas in loco ou pré-fabricadas. Foram incorporadas na estrutura das paredes diafragmas para garantir a estabilidade das paredes, dispensando o uso de tirantes. 4. Sistema de escavação: o sistema de escavação neste processo de fundação invertida foi tipicamente um processo de mineração horizontal abaixo de cada laje executada. A determinação do número de aberturas nas lajes para o uso deste procedimento deve ser integrado com a logística dos equipamentos e da mão de obra empregada, sua escolha possibilitou o prosseguimento dos trabalhos nas lajes superiores àquela que estava sendo executada. Antes da execução de cada lance de escavação aguardou-se a cura total do concreto e a incorporação à parede diafragma da laje recém executada.

76 Vantagens O método de execução de fundação invertida utilizado em empreendimentos que apresentem um quadro de restrições semelhante à obra referente ao estudo de caso permite que a escavação dos subsolos do edifício seja realizada sob a laje recém executada de cima para baixo, o que possibilita reduzir de maneira mais rápida as interferências externas em torno da obra. Outro método que também poderia ser empregado seria o atirantamento provisório das paredes diafragma, porém, este sistema poderia abalar as fundações dos vizinhos mais próximos. Assim, a fundação invertida se apresentou como a melhor alternativa. O escoramento das paredes diafragma é provido pelas lajes da estrutura do prédio, sem perda de tempo e materiais requeridos por outro tipo de escoramento como estroncas metálicas ou tirantes por exemplo. Reduzindo significativamente a quantidade de mão de obra e materiais empregados nos serviços de contenções. A superestrutura pode ser iniciada antes da conclusão das fundações definitivas e dos subsolos. Criando-se várias frentes de trabalho que podem desenvolver seus serviços ao mesmo tempo. Para isto é indispensável o acerto do cronograma para o dimensionamento das fundações provisórias. 7.2 Desvantagens: As dificuldades que o método de fundação invertida apresenta são geradas basicamente pelo modo como a escavação dos subsolos é executada, consiste num processo muito mais lento, devido à necessidade que utilização de máquinas com pequenas dimensões para o trabalho em locais confinados ou muitas vezes o serviço só pode ser realizado manualmente.

77 77 Consequentemente, um atraso nesta etapa da obra acarretaria numa demora na conclusão dos demais serviços, pois todas as frentes de trabalho estão relacionadas com o avanço das escavações. Outro ponto importante é a dificuldade em se coordenar várias equipes de trabalho atuando ao mesmo tempo, o que obriga a elaboração de um planejamento detalhado para evitar atrasos no cronograma da obra. A retirada de material e as concretagens realizadas em ambientes confinados também exigem maior tempo e planejamento para a conclusão dos serviços, devido às limitações de equipamentos e mão de obra empregada. Do ponto de vista de perturbação no entorno da construção e do desenvolvimento dos trabalhos, as dificuldades relevantes estão descritas a seguir: 1. Grande volume de terra para ser escavada posteriormente por um processo relativamente mais lento. 2. Acúmulo de caminhões de escavação, de concretagem e de materiais nas ruas lindeiras; 3. Dificuldades no manejo do lençol freático elevado; 4. Geração de sujeira nas ruas pelo transporte da terra;

78 78 CONCLUSÕES Ponderando as vantagens e desvantagens que o método de execução de fundação invertida apresentou, verificou-se que existe uma economia significativa tanto de mão de obra quanto de material utilizado referente aos serviços de atirantamento das paredes diafragma. A economia de material e mão de obra existente para a execução do escoramento das paredes diafragma e a liberação de maiores frentes de trabalho ao mesmo tempo são fatores significativos para a redução de tempo e custo no decorrer da obra. O que confirmou o uso do método de fundação invertida ser uma boa opção construtiva para a execução de empreendimentos que apresentem um quadro de restrições construtivas semelhante ao da obra utilizada como estudo de caso.

79 79 REFERÊNCIAS ALONSO, Urbano Rodriguez. Estacas injetadas. In: HACHICH, Waldemar et al. (Comp.). FUNDAÇÕES: Teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, Cap. 9, p AUGUSTO FILHO, Oswaldo; VIRGILI, José Carlos. Estabilidade de Taludes. In: OLIVEIRA, Antonio Manoel dos Santos; BRITO, Sérgio Nertan Alves de Brito. GEOLOGIA DE ENGENHARIA. 1. ed. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia e Engenharia, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6122: projeto e execução de fundações: procedimento. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5629: execução de tirantes enterrados no terreno: procedimento. Rio de Janeiro, BELLEI, Hélio Ildony. EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS EM AÇO: PROJETO E CÁLCULO. 5. ed. São Paulo: Pini, p. COMO construir: Tirantes. REVISTA TÉCHNE, São Paulo, n. 123, p.01-06, 01 jun Mensal. Disponível em: < Acesso em: 15 abr , il., 15cm. EXATA. Fundações Especiais. CATÁLOGOS. São Paulo, Disponível em: < Acesso em 18 jun , il., 10cm. GEYER. Estaqueamento LTDA. EQUIPAMENTOS. Rio Grande do Sul, Disponível em: < Acesso em 18 jun , il., 10cm. GUIDICINI, Guido; NIEBLE, Carlos Manoel. ESTABILIDADE DE TALUDES NATURAIS E DE ESCAVAÇÃO. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, p. JOPPERT JUNIOR, Ivan. FUNDAÇÕES E CONTENÇÕES EM EDIFÍCIOS: qualidade total na gestão do projeto e execução. São Paulo: Pini, p., il., 10cm.

80 80 LAFRAIA, Eduardo Ferreira, PARECER TÉCNICO DE TIRANTES EM ÁREAS URBANAS. INSTITUTO DE ENGENHARIA. São Paulo, Disponível em: Acesso em 29 de out LINDENBERG, Construtora Adolpho. LINDENBERG TUCUMÃ. São Paulo, Disponível em: Acesso em 11 set LOTURCO, Bruno. Contenções: Talude Seguro. REVISTA TÉCHNE, São Paulo, n 83, p.36-39, fev MASSAD, Faiçal. OBRAS DE TERRA: Curso básico de geotecnia. 1. ed. São Paulo: Oficina de Textos, MATTOS, Luís Andrade de. ESTRUTURAS DE AÇO: Conceitos, técnicas e linguagem. 5. ed. São Paulo: Zigurate, p., il., 15cm. PFEIL, Walter; PFEIL, Michèle. ESTRUTURAS DE AÇO: Dimensionamento prático. 6. ed. Rio de Janeiro: Ltc, p. PINTO, Alexandre. Construção invertida para estrutura moldada in loco. Jornal interno O TAPUME. HOCHTIEF DO BRASIL. São Paulo, Disponível em: < Acesso em 05 nov TENGE ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES. Blog: DESTAQUES DA TENGE. Minas Gerais, Disponível em: < Acesso em 18 jun , il., 10cm. YASSUDA, Carmo T.; DIAS, Paulo Henrique Vieira. Tirantes. In: HACHICH, Waldemar et al. (Comp.). FUNDAÇÕES: Teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, Cap. 17, p. 603., il., 25cm.

81 ANEXO A SONDAGEM SP-01 81

82 ANEXO B SONDAGEM SP-02 82

83 ANEXO C SONDAGEM SP-03 83

84 ANEXO D SONDAGEM SP-04 84

85 ANEXO E SONDAGEM SP-05 85

86 ANEXO F PROJETO DE FUNDAÇÕES 86

87 ANEXO G DETALHE ARMAÇÃO DA PAREDE DIAFRAGMA 87

88 ANEXO H DETALHE ARMAÇÃO DA ESTACA BARRETE 88

89 ANEXO I DETALHE PERFIS IMPLANTADOS NAS ESTACAS RAIZ 89

90 ANEXO J DETALHE DE ARMAÇÃO DOS BLOCOS PARA P1 E P3 90

91 ANEXO K DETALHE DE TIRANTES E TALUDES 91