AULA: Tipos de Fundações

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1 FACULDADES INTEGRADAS EINSTEIN DE LIMEIRA Curso de Graduação em Arquitetura e Urbanismo Prof.: José Antonio Schiavon, MSc. NOTAS DE AULA (texto baseado no curso de Fundações da EESC-USP) AULA: Tipos de Fundações Objetivo: Apresentar os principais tipos de fundação e os métodos correntes de execução de fundações no Brasil. 1) Definição Costumeiramente diz-se que os tipos mais comuns de fundação são sapatas, estacas e tubulões. Nessa afirmação confunde-se a fundação com o próprio elemento estrutural de fundação, o que se vê inclusive na NBR 6122/96. Obviamente, uma estaca pré-moldada de concreto, por exemplo, antes de ser cravada no solo não é uma fundação, é apenas um elemento estrutural de fundação. Por isso, neste curso, preferimos definir uma fundação como sendo um sistema composto por duas partes: o elemento estrutural de fundação (sapata, estaca e tubulão) e o maciço geotécnico (solo e rocha) envolvido. 2) Classificação Há diferentes formas de agrupar os vários tipos de fundação. Uma delas leva em conta a profundidade da ponta ou base do elemento estrutural de fundação, caracterizando dois grandes grupos: as fundações rasas ou superficiais e as fundações profundas. A forma preferida neste curso para classificar as fundações considera o modo de interação do seu elemento estrutural com o maciço geotécnico. Se a carga for transmitida ao maciço unicamente pela base do elemento estrutural de fundação, temos a chamada fundação direta, cujo exemplo típico são as fundações por sapatas. Já no caso de ocorrer transferência de carga para o maciço pela base e por adesão ou atrito lateral ao longo do fuste do elemento estrutural de fundação, temos uma fundação por estacas ou por tubulões. Em Portugal, diz-se fundação indireta, terminologia que não se usa no Brasil. Contudo, na prática profissional brasileira de projeto de fundações por tubulões, prevalece a tradição de não contar com a parcela de resistência lateral que se desenvolve ao longo do fuste, supondo-a nula ou apenas o suficiente para equilibrar o peso próprio do tubulão. Em certas situações, essa parcela é realmente nula, como, por exemplo, nos tubulões pneumáticos com camisa de concreto armado, moldada in loco, em que, pelo processo executivo, o solo lateral fica praticamente descolado do fuste. Nessa tradição de projeto de fundações por tubulões, conta-se apenas com a parcela de resistência da base, à semelhança do caso de fundações por sapatas. A ausência de resistência lateral, mesmo que por mera hipótese de cálculo, justifica a opção feita neste curso por classificar as fundações por tubulões como fundações diretas, diferentemente do que estabelece a NBR 6122/96. Essa norma reserva a nomenclatura de fundações diretas apenas para as rasas ou superficiais, como as fundações por sapatas, por exemplo. Não consideramos a profundidade como fator determinante para classificação porque as sapatas podem ser profundas, se houver subsolos, enquanto certas estacas podem ser bem curtas, se construções de pequeno porte. O importante é que nas fundações diretas, independentemente da profundidade da base do elemento estrutural, conta-se somente com a resistência de base. Já nas fundações por estacas, também independentemente da profundidade, é incluída a resistência por UNIFEB 2479 Fundações (2010) 1

2 atrito lateral, fazendo com que, na grande maioria dos casos, as fundações por estacas exibam ambas as parcelas de resistência (por ponta e por atrito lateral). No projeto de fundações por estacas, essas parcelas de resistência são transformadas em força, pois adotada uma bitola de estaca e previsto o seu comprimento, a geometria do elemento estrutural de fundação fica definida (área da ponta e área da superfície lateral). Assim, o projeto é conduzido na filosofia de carga admissível, em unidades de força. Já nas fundações por sapatas, no início a área da base de cada sapata é uma das incógnitas, o que dificulta transformar tensão em força. Por isso o projeto emprega a filosofia de tensão admissível, obviamente em unidades de tensão. Depois de determinada a tensão admissível é que é calculada a área da base de cada sapata e, conseqüentemente, as suas dimensões em planta. No caso de fundações por tubulões, a prática de projeto prefere trabalhar com tensão admissível, à semelhança das sapatas e pelo mesmo motivo. Essa prática contraria a NBR 6122/96, que preconiza a filosofia de carga admissível para projetos de fundações por tubulões. Neste curso, optamos pela filosofia de tensão admissível para de fundações por tubulões, sobretudo nas etapas de escolha do tipo de fundação e de anteprojeto. Entretanto, nas verificações finais de projeto, pelo menos para os pilares mais carregados, recomendamos o cálculo por carga admissível, considerando-se a resistência por atrito lateral. Principalmente no caso de tubulões mais longos (ou mais profundos), a resistência por lateral pode ter contribuição importante, gerando recalques menores do que os previstos pela filosofia de tensão admissível. 3. Fundações Diretas 3.1. Fundações por Blocos São elementos de apoio construídos de concreto e caracterizados por uma altura relativamente grande, necessária para que trabalhem essencialmente à compressão. Normalmente os blocos assumem a forma de um bloco escalonado, ou pedestal, ou de um tronco de cone. Figura 1 - Blocos de fundação. Figura 2 Bloco em alvenaria. Os blocos em tronco de cone, ainda que não reconhecidos como tais, são muito usados, constituindose na realidade em tubulões a céu aberto curtos. Portanto, a altura H de um bloco é calculada de tal forma que as tensões de tração atuantes no concreto possam ser absorvidas pelo mesmo, sem necessidade de armar o piso da base. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 2

3 Os alicertes, também denominados de blocos corridos, são utilizados na construção de pequenas residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes, podendo ser de concreto, alvenaria ou de pedra Fundações por Sapatas Figura 3 Exemplos de blocos corridos. As sapatas constituem uma espécie base de concreto armado para cada pilar. O terreno é escavado para concretar essa base alargada que tem a função de transmitir ao maciço ao solo ou rocha uma tensão inferior à tensão atuante na seção transversal do pilar. Por exemplo, para reduzir a tensão de 6 MPa (no pilar) para 0,3 MPa (no terreno), a sapata deverá ter uma área 20 vezes maior que a do pilar. Figura 4 - Exemplo de sapatas As sapatas isoladas, uma para cada pilar, geralmente constituem um tronco de pirâmide, com base quadrada, retangular ou trapezoidal. Na maioria dos casos, a tensão média no contato sapata-solo é da ordem de 0,1 a 0,5 MPa. Considerando que as sapatas mais comuns têm área de 3 a 10 m², a carga atuante num pilar apoiado numa sapata é da ordem de 300 a kn. Além das sapatas isoladas, há as sapatas corridas e as sapatas associadas. Ao longo de uma parede, em construções não estruturadas, pode-se conceber uma sapata corrida, cujo comprimento é muitas vezes maior que a largura. Já no caso de pilares muito próximos entre si, pode-se utilizar a solução de uma sapata associada, que serve de base única para vários pilares, como pode ser o caso, por exemplo, da região de elevadores em edifícios residenciais. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 3

4 Figura 5 - Tipos de sapatas. Figura 6 Sapatas associadas. As sapatas de pilares situados junto à divisa do terreno são excêntricas. Desta forma é necessário incluir uma viga alavanca vinculada a um pilar central próximo, para se obter o devido equilíbrio. Se o conjunto das sapatas isoladas de um edifício for ocupar mais de 2/3 da projeto deve ser alterado para uma fundação por radiê, como foi o caso, por inclinados de Santos Fundações por Tubulões Figura 7 Sapatas de divisa. área de construção, o exemplo, dos prédios Os tubulões também constituem uma espécie de base única para cada profundidades bem mais significativas do que as sapatas. pilar, mas atingindo Após a escavação do fuste, de seção circular, procede-se o alargamento da base, também de seção circular, mas às vezes na forma de falsa elipse (para tubulões de pilares junto à divisa do terreno ou tubulões de pilares próximos entre si). UNIFEB 2479 Fundações (2010) 4

5 Antes da concretagem, um engenheiro de fundações deve descer em cada tubulão para inspecionar a base. Com um penetrômetro manual ou uma barra de aço verifica se a resistência do solo, na cota de apoio, é compatível com a especificada no projeto. E aí libera-se para concretagem ou é exigido uma escavação mais profunda. Esse procedimento acaba constituindo o fator diferencial dos tubulões em relação a certos tipos de estacas escavadas. Figura 8 - Tubulão escavado até sua base.. Figura 9 Esquema de um tubulão. Nos casos mais comuns, a tensão transmitida ao solo pela base de um tubulão é da ordem de 0,3 a 0,6 MPa. Considerando áreas de base mais freqüentes de 3 a 12 m2, a carga atuante num tubulão é da ordem de a kn. O tubulão pode ser executado sem ou com revestimento, de aço ou de concreto. O revestimento de aço (camisa metálica) pode ser perdido ou recuperado, mas o de concreto é sempre moldado in loco e constitui parte integrante do tubulão. Há dois tipos de tubulão. Se a base ficar apoiada acima do nível d água, opta-se pela execução do tubulão a céu aberto. Se for necessário escavar além do nível d água, tem-se o tubulão a ar comprimido ou pneumático. a) Tubulão a céu aberto À semelhança das cisternas ou dos poços d água em áreas rurais, o tubulão a céu aberto é escavado manualmente, utilizando um sarilho. Por isso, nas obras muitas vezes é chamado de pocinho. Mas de algum tempo para cá tem havido a tendência de escavar o fuste mecanicamente, com um trado, restando apenas o alargamento da base como operação manual. O tubulão a céu aberto geralmente é escavado sem revestimento, Por isso é indicado ao caso de solo coesivo, para que não ocorra desmoronamento durante a sua escavação. O diâmetro mínimo do fuste é de 0,60 m para escavação manual e até 0,50 m para escavação mecânica. A profundidade máxima é limitada pelo NA. Pela simplicidade de execução, menor custo e adequabilidade ao perfil do subsolo, a fundação por tubulões a céu aberto é a mais empregada nos edifícios residenciais do interior de São Paulo. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 5

6 b) Tubulão a ar comprimido ou tubulão pneumático Com utilização de ar comprimido, a escavação abaixo do NA é feita manualmente e a seco, em até 30 m de profundidade. O fuste tem revestimento metálico ou de concreto moldado in loco. Na superfície, o fuste é coberto por uma campânula, que abriga o sarilho, e que pode estar tão pressurizada como o fuste ou na 4 pressão ambiente. A campânula é provida de dois cachimbos: uma para saída do solo escavado e outro para a concretagem. Figura 10 Esquema de execução de tubulão a ar comprimido. As condições de trabalho sob ar comprimido são difíceis e devem ser cercadas por muitos cuidados. Quanto maior a pressão, menor o período de trabalho de cada operário. Para iniciar um novo período, o operário deve passar por uma pressurização lenta, na campânula, até equilibrar com a pressão do fuste. No término, a despressurização é que deve ser lenta. Descuidos nessas etapas podem provocar embolia. Os tempos, estágios e períodos de trabalho são regulamentados por normas pertinentes. Atualmente o emprego desse tipo de tubulão está escasso, restrito praticamente ao caso de fundações de pilares de pontes e viadutos sobre rios. 4) Fundações por Estacas As estacas geralmente são empregadas em grupo, por pilar, exigindo a concretagem de um bloco de capeamento, que faz a transição do pilar para o grupo de estacas. Nos muitos tipos de estacas, o processo executivo varia consideravelmente. O porte do equipamento e a tecnologia envolvida UNIFEB 2479 Fundações (2010) 6

7 também são bem diferenciados. A inventividade do ser humano tem um campo fértil na concepção dos mais diferentes tipos de estacas. Figura 11 Esquema de um estaqueamento. O diâmetro do fuste pode variar de 0,10 a 2,00 m e até mais. O comprimento, de poucos 5 m até uma centena de metros. A carga de serviço, atuante numa única estaca, de 100 a kn. Nesse amplo domínio, podemos caracterizar três grandes famílias de estacas: as cravadas, as escavadas, e as estacas de outros tipos, que não se enquadram nas cravadas nem nas escavadas. As cravadas geralmente provocam grande deslocamento do solo, o qual é densificado ao redor da estaca, melhorando as suas características de resistência e de deformabilidade. Já nas escavadas temse a retirada do solo correspondente ao volumo do fuste da estaca, o que provoca quase nenhum deslocamento no solo que permanece ao redor da estaca. As demais estacas apresentam aspectos análogos tanto às cravadas como às escavadas Estacas cravadas Há estacas que são pré-fabricadas, em diferentes bitolas, e transportadas para o canteiro de obras, onde são cravadas por um equipamento denominado bate-estacas. Por meio de um martelo, caindo de uma altura fixa, aplicam-se golpes na cabeça da estaca para a sua cravação no terreno. Se necessário, emendas são feitas para atingir a cota desejada. O peso do martelo deve ser pelo menos igual ao peso da estaca e a altura de queda tal que não resulte uma energia excessiva, o que causaria a quebra da estaca. A cabeça da estaca é protegida por um capacete, para amortecer o impacto do martelo na estaca. Na sua parte superior é colocada madeira dura (cepo) e na parte inferior madeira mole (coxim). A estaca é cravada até atingir a nega, que normalmente é especificada de 10 a 20 mm para 10 golpes, para uma determinada energia de cravação (altura de queda vezes o peso do martelo). Caso a néga resulte superior ao valor especificado, deve-se prosseguir a cravação. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 7

8 Figura 12 Equipamento de bate-estaca. Figura 13 Detalhe de anel de aço. As estacas pré-fabricadas podem ser de concreto, aço ou madeira. Principalmente no caso de estacas de concreto de maior porte, o processo de cravação causa barulho inconveniente e vibrações que afetam as 5 construções vizinhas, podendo até danificá-las. a) Estacas pré-moldadas de concreto As estacas pré-moldadas de concreto geralmente têm seção quadrada ou circular, esta podendo ser vazada. O concreto empregado pode ser vibrado, centrifugado ou protendido. Cada fábrica de estacas pré-moldadas de concreto produz a sua tabela de carga de catálogo, em função das bitolas fabricadas e resistência do concreto utilizado. A seguir, reproduzimos algumas dessas tabelas típicas. Para colocar em posição de cravação no bate-estaca, a estaca pré-moldada de concreto deve ser içada por apoios localizados a 1/3 do seu comprimento, para que os momentos fletores positivos e negativos sejam equilibrados de modo a não quebrar a estaca nesse procedimento. b) Estacas Metálicas São as estacas de perfis laminados, tubos metálicos e trilhos. Com seções mais delgadas, as estacas metálicas têm uma cravação mais fácil, quase isenta de ruídos e proporcionado baixo nível de vibração. Trabalham bem à flexão e são fáceis de serem emendadas. Podem ser cravadas em terrenos resistentes, sem o risco de provocar levantamento de estacas vizinhas e sem risco de quebra. c) Estacas de Madeira No Brasil, o eucalipto é a madeira mais empregada como elemento estrutural de fundações. A madeira tem duração praticamente ilimitada quando mantida permanentemente submersa. Entretanto, quando submetida à variação de nível d água, apodrece por ação de fungos que se desenvolvem no ambiente água-ar. A seguir, apresentamos as tabelas de carga de catálogo das estacas cravadas de concreto, aço e madeira. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 8

9 4.2 Estacas Escavadas As estacas escavadas são aquelas que contemplam um processo de perfuração do terreno, com conseqüente retirada do solo, e posterior concretagem in loco. Às vezes o furo é revestido por camisas metálicas recuperadas ou estabilizado para não desmoronar. O solo que permanece ao redor da estaca não sofre praticamente nenhum deslocamento e, portanto, suas propriedades não são alteradas com o processo executivo. Em compensação, não há nenhuma vibração ou ruído durante sua execução, a não ser o barulho dos motores. Nas estacas escavadas, ao término da perfuração faz-se a introdução da armadura, quando necessária, cobrindo apenas o trecho superior da estaca, aquele que for solicitado à flexão. As principais estacas escavadas são: broca, escavada a seco, Strauss, estacão e barrete. a) Estacas broca São estacas de comprimento e diâmetro pequenos, com baixa carga de catálogo, para o caso de obras de pequeno porte. Antigamente executadas até com trado manual, hoje por meio de trados simples, do tipo espiral, mas mecanizados. Figura 14 Equipamento e perfuração da broca. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 9

10 b) Estacas escavadas a seco O processo executivo é semelhante ao das brocas, mas o trado espiral é maior, obtendo-se estacas mais longas e com diâmetros maiores, com cargas de catálogo mais elevadas. Não há revestimento e a sua execução, realizada a seco, é limitada pela profundidade do NA. c) Estaca Strauss Figura 15 Equipamento e perfuração da estaca escavada a seco. Utilizam-se tubos de revestimento (camisas) que vão sendo introduzidos à medida que o furo vai avançando. Com um tripé, introduz-se uma sonda ou piteira, por dentro do revestimento, para se realizar a perfuração. Essa piteira é provida de uma tampa móvel na extremidade inferior, o que permite esvaziá-la ao ser retirada da perfuração. Nesse processo, adiciona-se água no furo para facilitar a perfuração e, por isso, o canteiro fica bem enlameado. Durante a concretagem, com um guincho, saca-se cada camisa e com o outro apiloa-se o concreto. Nesse procedimento é preciso evitar o estrangulamento do fuste, em que o solo desmorona e ocupa o local de parte do concreto. A estaca Strauss não deveria ser executada abaixo do NA, porque, entre outros problemas, o concreto se desagrega totalmente ao ser lançado da superfície e encontrar água. Figura 16 Equipamento e escavação da estaca Strauss. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 10

11 d) Estação (ou Estaca Escavada com Lama Bentonítica) O estacão é uma estaca de grande diâmetro e alta carga de catálogo. Por isso, não é empregada em grupo, apenas uma por pilar. Não há revestimento, mas uma lama bentonítica é utilizada para garantir a estabilidade do furo durante a escavação, que pode ultrapassar o NA e atingir grandes profundidades (40 m ou mais). A bentonita exibe a propriedade da tixotropia. À semelhança da gelatina, misturada com água e deixada em repouso adquire consistência. Na parede do furo, a lama betonítica forma uma película, o cake, que garante a estabilização da escavação. No início da perfuração instala-se, junto à superfície, um tubo-guia, com 60 cm de altura e munido de um furo lateral, no qual se conecta a tubulação para fornecimento da lama bentonítica. A bentonita é misturada com água no próprio canteiro e armazenada em reservatórios metálicos, típicos desse tipo de estaca. O equipamento de execução tem uma haste telescópica, com uma caçamba perfuratriz na sua extremidade inferior, acionada hidraulicamente por uma mesa rotativa. Cheia a caçamba, ela é suspensa e esvaziada, ao redor da máquina. E o furo fica cheio de lama bentonítica durante todo o processo de avanço da perfuração. Em conseqüência, o canteiro de obras fica bastante enlameado. Atingida a cota especificada, um air-lift procede a troca da lama por outra limpa, antes da concretagem. A concretagem é submersa, por meio de um tubo tremonha de 18 cm de diâmetro, introduzido até 40 cm da base da estaca. Para que não ocorra a mistura da lama com o concreto, que é lançado da superfície, coloca-se uma bola plástica no início, a qual é pressionada pelo concreto no interior do tremonha, garantido a ausência do contato do concreto com a lama dentro do tubo. À medida que se adiciona o concreto, a lama vai extravasando pelo orifício do tubo-guia, sendo coletada para reaproveitamento na perfuração da estaca seguinte, após ser desareada em centrífuga. Em vez da lama bentonítica, há a opção de se utilizar um polímero com o mesmo papel de fluido estabilizante, minorando o problema ambiental criado com a lama bentonítica. e) Estacas barretes Figura 17 Equipamento, escavação do estacão, tremonha e concretagem. As estacas barretes são semelhantes aos estacões, mas apresentam seção transversal retangular alongada, de grandes dimensões. Justapostas várias delas, temos uma parede diafragma, utilizada sobretudo em divisas de terreno como muro de contenção e fundação ao mesmo tempo. O equipamento, em vez da caçamba perfuratriz tem uma espécie de mandíbula, o chamado clamshell. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 11

12 Figura 18 Clamshell e escavação da estaca barrete, paredes diafragma e armadura da estaca barrete. A seguir, apresentamos a tabela de carga de catálogo das várias estacas escavadas, com base nos catálogos de diversas empresas executoras de estacas. 5) Outros tipos de estaca Nesse grupo, incluímos as estacas que não podem ser consideradas como cravadas nem como escavadas. São as estacas apiloadas, Franki, raiz, hélice contínua, ômega e mega. a) EstacasApiloadas Nessas estacas, também chamadas de estacas pilão ou soquetão, o furo é obtido por apiloamento do solo, por meio de um pilão ou soquete, com peso da ordem de 3 kn, caindo em queda livre. Utiliza-se um tripé simples, semelhante ao da estaca Strauss, mas não há revestimento. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 12

13 Nos solos superficiais da região de São Carlos e de outras do interior de São Paulo, que são porosos, esse processo tem boa produtividade até cerca de 8 a 10 m de profundidade. De pequeno diâmetro e baixa carga de catálogo, são as estacas predominantes nas obras de pequeno porte dessas regiões. Mesmo porque esses solos são colapsíveis, o que inviabiliza as fundações por sapatas. O apiloamento do solo provoca a sua densificação, melhorando o seu comportamento, à semelhança das estacas cravadas, mas o elemento estrutural de fundação não é pré-fabricado, e sim moldado in loco. O lançamento do concreto, desde a superfície, deve ser realizado com funil, como no caso da Strauss, para impedir a contaminação do concreto pelo solo. Esse lançamento é feito em volumes parciais, intercalando com o apiloamento do concreto já lançado, melhorando ainda mais o atrito entre estaca-solo. A estaca apiloada está mal definida na NBR 6122/96, em que este tipo de estaca é tratado como estaca do tipo broca (sic). b) Estacas Franki Figura 19 Abertura do furo e apiloamento do concreto. Nas estacas Franki, tem-se um equipamento pesado, munido de uma torre e um tubo contínuo de 14 m de comprimento ou mais. Esse tubo, de ponta aberta, é cravado no terreno por meio de processo sui generis. No interior do tubo, junto à extremidade inferior, é formada uma bucha de areia, pedra e cimento. Um soquete, com peso de 10 a 46 kn, caindo em queda livre por dentro desse tubo apiloa a bucha, arrastando consigo o tubo para baixo, até se atingir a profundidade desejada. Também se faz a medida da néga de cravação do tubo. Esse processo constitui um fechamento artificial da ponta do tubo, o que permite a execução desse tipo de estaca abaixo do NA. Atingida a profundidade final, prende-se o tubo à torre para a expulsão da bucha e realização do alargamento da base por apiloamento de pequenas e sucessivas quantidades de concreto com slump zero (quase seco). Terminado o alargamento da base, instala-se a armadura no trecho superior, e inicia-se a concretagem do fuste em volumes sucessivos, simultaneamente à retirada do tubo. Uma desvantagem deste tipo de estaca são o ruído e a vibração gerados na cravação do tubo, à semelhança das estacas cravadas de concreto pré-moldado. Na Franki, o solo não é retirado e é melhorado pela cravação do tubo, mas o elemento estrutural de fundação é moldado in loco. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 13

14 Figura 20 Esquema de execução da estaca Franki; escavação de estaca Franki. A seguir apresentamos a tabela de volume usual da base alargada de estacas Franki, em função do diâmetro do tubo. c) Estacas Raiz As estacas raiz são esbeltas e fortemente armadas ao longo de todo o seu comprimento, mesmo quando solicitadas apenas à compressão. Em vez de concreto, é utilizada uma nata de cimento e pedrisco, injetada sobre pressão. As cargas de catálogo são altas, relativamente aos seus diâmetros nominais. A estaca raiz foi concebida para reforço de fundação e, por isso, o equipamento utilizado para sua execução tem baixa estatura (altura de aproximadamente 2 m), para operar no interior das edificações. O solo é escavado por meio de uma perfuratriz rotativa e/ou percussiva, com a utilização tubos de revestimento instalados à medida que a perfuração avança. O tubo inferior tem uma coroa diamantada (ou de vídea) na sua extremidade, o que permite cortar rocha e até concreto. Introduz-se água simultaneamente, com grande consumo, a qual retorna à superfície carreando os detritos oriundos da perfuração. Após a execução do furo e instalação da armadura, injeta-se argamassa de cimento sob uma pressão de normalmente 0,2 MPa (mas podendo chegar até 10 MPa), o que gera uma superfície irregular ao longo do fuste da estaca, aumentando o atrito estaca-solo. A seção transversal é extremamente variável. Nesse tipo de estaca, a armadura de aço é responsável pela maior parte da resistência UNIFEB 2479 Fundações (2010) 14

15 estrutural da estaca. Os tubos de revestimento vão sendo retirados com a aplicação de golpes de pressão de ar comprimido. Atualmente este tipo de estaca também está sendo muito utilizado para fundações de torres de transmissão para celulares. d) Estacas Hélice Contínua Figura 21 Equipamento, abertura do furo e estacas concretadas O equipamento utilizado para a execução de uma estaca hélice contínua possui um trado contínuo com uma haste central com diâmetro de 10 a 12,5 cm e comprimento de 18 a 32 m. Esse trado é acionado hidraulicamente por uma mesa rotativa, que aplica um torque apropriado para a perfuração do terreno. Atingida a profundidade determinada em projeto, uma bomba injeta concreto para dentro da haste, por meio de um mangote flexível, ao mesmo tempo em que o trado vai sendo levantado, sem rotacionar, juntamente com o material escavado contido nas lâminas. Nessa estaca, o furo não fica aberto, à espera da concretagem, como nas escavadas. Além disso a pressão de injeção do concreto provoca um certo deslocando do solo ao redor do fuste, melhorando as suas propriedades. Após a concretagem introduz-se a armadura na estaca por gravidade ou com o auxílio de um vibrador, operação essa que apresenta um certo grau de dificuldade. Figura 22 Equipamento, colocação da armadura e arrasamento da cabeça de estaca hélice contínua. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 15

16 Todas as etapas de execução são monitoradas, registrando-se: a profundidade da ponta do trado em relação ao nível do terreno; a velocidade de rotação do trado; o torque; a pressão de injeção e o volume de concreto. Essa estaca tem alta produtividade (4.000 a m/mês por equipamento) e apresenta a vantagem de não provocar vibração nas obras vizinhas. O seu comprimento mais usual é de 20 a 24 m. e) Estacas Ômega O equipamento utilizado na ômega é semelhante ao da hélice contínua, efetuando os mesmos tipos de monitoramento, apenas com a ferramenta de corte do solo diferente. A ferramenta de corte é um parafuso tronco-cônico, provido de filetes ou hélices apropriadas para penetrar como um parafuso de ponta cônica e, logo em seguida, empurrar para baixo e para os lados, o solo levantado durante a rotação de um trecho vazio acima da ferramenta de corte. O passo da hélice, na estaca ômega, é menor no início da estaca (para facilitar a penetração) e maior no final. Desse modo, o solo não é retirado e sim empurrado lateralmente, comprimindo o terreno, o que melhora as suas propriedades. A máquina perfuratriz deve possuir uma capacidade de aplicação de torque superior ao da hélice contínua, pois além de cortar o solo precisa comprimi-lo lateralmente. f) Estacas Mega Figura 23 Equipamento e perfuração de estaca ômega. As estacas mega são constituídas por elementos pré-moldados de concreto, às vezes metálicos, prensados no terreno por meio de uma reação e um macaco hidráulico. São muito empregadas como reforço de fundação. A reação é obtida contra a própria edificação, monitorada por equipamento de precisão, ajustado a um manômetro de controle de pressão. Após ser atingida a reação máxima permitida, um cabeçote de concreto armado é fixado sob a edificação para a retirada do macaco hidráulico. O cabeçote de concreto é ajustado por meio de cunhas de concreto simples de modo a permitir que a estaca nova entre em carga imediatamente após a retirada do macaco hidráulico. As estacas mega também podem ser utilizadas em locais de difícil acesso, pois o equipamento utilizado é de pequenas dimensões. Mas a sua produtividade é baixa. Há um emprego interessante de estacas mega nas fundações de edifícios residenciais. O comprimento da mega vai avançando simultaneamente com o lançamento das lajes do prédio. Ao subir a estrutura, a reação aumenta, possibilitando a prensagem de mais elementos pré-moldados em cada estaca, sucessivamente. As fundações por estacas mega têm uma característica muito peculiar. São as únicas estacas em que há comprovação da carga de serviço simultaneamente à execução da fundação. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 16

17 Figura 24 Detalhe de ligação e esquema de cravação de estaca mega. A seguir, apresentamos a tabela de cargas de catálogo das estacas vistas neste item, consideradas como outros tipos de estacas, com base nos catálogos de várias empresas executoras de estacas. UNIFEB 2479 Fundações (2010) 17