Seminário Twin Cities: Solos das Regiões Metropolitanas de São Paulo e Curitiba. Fundações em São Paulo e Curitiba Prof. Eng. Luciano Décourt
Fundações Profundas em São Paulo Frederico F. Falconi, Maíra S. Santos, Celso N. Corrêa Zaclis, Falconi e Engenheiros Associados Waldemar C. Hachich Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
1. Estacas Hélice-Contínua Monitoradas
2. Estacas Hélice de Deslocamento
3. ESTACAS METÁLICAS A partir de 2002, começou a ser produzida no Brasil uma ampla variedade de bitolas de perfis metálicos com aço de alta resistência (fyk=345mpa). Essas características permitiram otimizar a solução em estacas metálicas com a introdução da seção decrescente: estacas constituídas de perfis metálicos com dimensões de aba e alma semelhantes. As características geométricas desses perfis garantem que o perímetro das estacas, responsável pela transmissão de quase toda a reação do solo, apresenta uma redução insignificante em profundidade.
Este conceito inovador começou a ser utilizado a partir de 2005 em Jaboatão dos Guararapes conforme Rocha et al. (2006), e em Boa Viagem, conforme Gusmão et al. (2006), ambas em Pernambuco.
A previsão da distribuição de carga ao longo da estaca foi realizada pelos métodos tradicionais, Aoki-Veloso (1975), Décourt-Quaresma (1979) e Pedro Paulo Velloso (1981), considerando-se o perímetro colado, isto é, admitindose deslocamento relativo entre o solo e toda a área lateral do perfil. Nenhuma prova de carga foi realizada a menos de 14 dias do final da cravação. Utilizou-se o carregamento misto, ou seja, até 1,2 vezes a carga de trabalho das estacas aplicou-se cargas em estágios com incrementos equivalentes a 20% da carga de trabalho das estacas, respeitando-se os critérios de estabilização previstos na NBR 12131. A partir de 1,2 vezes a carga de trabalho até a ruptura aplicou-se o carregamento rápido com incrementos de cargas de 10% da carga de trabalho, mantidos por 10 minutos.
Os tradicionais métodos de controle de cravação também se mostraram pouco eficientes no caso em questão: mesmo com nega aberta (35 mm), os resultados da prova de carga indicam um coeficiente de segurança de no mínimo 1,6, considerado plenamente satisfatório e bastante próximo daquele previsto em projeto. Dessa forma, a capacidade de carga de uma estaca instalada em argilas desse tipo poderá ser subestimada quando calculada somente com base no SPT. Os estudos quanto à aplicabilidade dessa conclusão às argilas moles de São Paulo não são conclusivos pela escassez de provas de carga. Vale o conceito de perímetro colado para o cálculo da capacidade de carga por atrito lateral destas estacas, conforme já indicado por Schenk (1969). Em função da discrepância da carga de ruptura observada e aquela prevista pelos processos tradicionais, Falconi e Perez (2007) desenvolveram um processo próprio para essas previsões. A aplicação desse processo a várias estacas metálicas na Baixada Santista levou às comparações apresentadas nas Figuras 32 e 33. Observa-se uma boa correlação dessas previsões com os resultados das provas de carga.
Para as estacas cravadas em São Caetano e para a S4A do centro nenhuma das formulações apresentou resultado satisfatório, enquanto nas outras duas os resultados foram bastante coerentes, já feita a ressalva quanto à carga de ponta. A fórmula desenvolvida por Falconi e Perez (2007), para Santos, no entanto, aparentemente necessita de aferições para a RMSP.
4. ESTACAS ESCAVADAS DE GRANDE DIÂMETRO COM FLUIDO ESTABILIZANTE A lama bentonítica, cujas características são perfeitamente conhecidas e normalizadas, vem sendo progressivamente substituída devido ao problema representado pela disposição final dos solos escavados, impregnados dessa lama. Normalmente esse material não é aceito nos bota-foras, principalmente devido à sua baixa permeabilidade, que traz problemas para a operação do bota-fora, podendo até, ao infiltrar-se, criar barreiras impermeáveis que alterem o regime geo-hidrológico. Esse fato está levando à sua substituição por uma lama à base de polímeros, cuja base é a poliacrilamida. Embora ainda sem utilização em larga escala a lama polimérica parece ser promissora, entendendo-se que sua aplicação ainda precisa de muita análise para seu perfeito entendimento. A utilização da lama polimérica em conjunto com a bentonita parece até mais promissora, aliando o benefício do melhor das duas técnicas ou dos dois fluidos. Deve-se lembrar, a favor da lama bentonítica, que até mesmo as características da bentonita eram reguladas por Norma Brasileira até 2010, enquanto que o polímero tem diversos fabricantes com produtos diversos sobre a mesma base e que as características do polímero são segredos industriais.
A versatilidade dos equipamentos referida anteriormente, associada ao elevado torque hoje disponível em vários equipamentos, é comprovada pela utilização de um mesmo equipamento com caçamba de estacão até o topo da rocha e, posteriormente, a instalação de um trado com bits em substituição à caçamba (Fig. 40), o que permite a escavação de até 3 m da rocha branda, com um significativo aumento da carga admissível da estaca e com substantiva melhora nas condições de transferência de carga pela ponta.
Outra grande novidade são as hidrofresas, que hoje são uma realidade no mercado brasileiro, particularmente em São Paulo (Fig. 42). Esses equipamentos podem atravessar solos de alteração e rochas brandas de até 100MPa e tem tido papel fundamental na viabilização de algumas obras de porte na cidade. Até bem pouco tempo, raramente se fazia uma prova de carga estática em estacas desse tipo. Seja pelo custo elevado e pelas dificuldades práticas, seja pela confiança no superdimensionamento, pouco ou nada se avançou até a entrada em vigor da NBR 6122/2010. A partir de então tornou-se obrigatória prova de carga estática ou sua substituição, nos temos da norma, por ensaio de carregamento dinâmico. A situação começa a mudar. França (2011) analisou os resultados de três provas de carga estáticas em estacas escavadas de seção circular, executadas na região oeste da Grande São Paulo, instrumentadas ao longo da profundidade com extensômetros para tentar relacionar a distribuição de resistências com aquela prevista pelos processos semi-empíricos. Utilizou especificamente os processos de Décourt-Quaresma (1996) e de Aoki- Velloso (1975).
Na Tabela 9 o autor resume a comparação dos processos semi-empíricos com os resultados das provas de carga, em termos de distribuição de resistências. Suas conclusões apontam para uma estimativa excessivamente conservadora do atrito lateral pelos processos semi-empíricos e, ao mesmo tempo, resistências de ponta super-estimadas.
5. ESTACAS RAIZ
Fundações diretas na região de Curitiba N.A. Nascimento Universidade Federal do Paraná, Curitiba, Paraná J.L.G. Brandi Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Paraná R.F.K. Puppi Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Paraná
Em termos de movimentos da fundação, não somente os recalques são importantes e limitados, conforme o tipo de obra e a solução estrutural, mas especialmente as diferenças de recalques nos diversos pontos de apoio e os respectivos recalques diferenciais (ou levantamentos), assim como as deformações angulares da estrutura.
Fundações superficiais assentadas sobre solos da formação Guabirotuba podem, de maneira geral, produzir recalques da ordem de 3 a 5 cm. Valores dessa ordem podem não trazer prejuízo algum ao desempenho das estruturas apoiadas sobre estas fundações, mas que podem ao mesmo tempo ser quatro a cinco vezes maiores do que os esperados para fundações sobre estacas. O ensaio de adensamento permite avaliar, ademais, a tensão admissível.
Um outro caso recente refere-se à construção de edifício com grande porte, localizado no bairro Rebouças, em Curitiba. Após escavação da ordem de 15 m, destinada à implantação dos subsolos, estudos geotécnicos adicionais foram realizados, com a execução de sondagens mistas e geoelétricas, viabilizando a troca da proposição inicial em fundações profundas por diretas, do tipo sapatas.
Primariamente, tal estrutura deveria ser apoiada em estacas do tipo hélice, executadas em um depósitode argila dura. A utilização do radier apresentou-se suficiente para resolver problemas operacionais, uma vez que o contratante encontrava dificuldades na contratação dos serviços para execução das referidas estacas, sobretudo em função da alta qualidade geotécnica do subsolo.
Fundações Profundas, a Experiência Regional L.H.F. Olavo Ensolo Engenharia de Solos e Fundações Ltda, Pinhais, Paraná, Brasil. A.A. Rego Consenge Consultoria e Engenharia Civil Ltda, Curitiba, Paraná, Brasil. L.F. Debas Fugro In Situ Geotecnia Ltda, Pinhais, Paraná, Brasil.
Outro problema que costuma ser observado, principalmente nos solos das formações Guabirotuba e Tinguis é a ocorrência do levantamento de estacas quando se cravam estacas próximas. Outro problema que é decorrente da cravação de estacas pré-moldadas diz respeito à vibração gerada durante a sua cravação. Apesar de muito se falar no assunto, pouco existe publicado e de referência (Gonçalves et. al. 2010). A análise dos dados acima indica que um valor de 6 mm/s é seguro para a maioria dos casos.
Apesar de não ter sido nem o primeiro e nem o único, o método de Decourt e Quaresma (1978) foi e continua sendo o método mais utilizado para previsão da capacidade de carga das estacas. Vianna concluiu que o melhor resultado foi obtido com o método de Decourt- Quaresma, que, na média, ficou com as previsões 15% a favor da segurança, confirmando os bons resultados obtidos pela experiência local. Dos três métodos analisados foi também o que apresentou o menor valor do desvio padrão nas previsões, indicando possuir a maior precisão entre os métodos pesquisados, ficando com um coeficiente de variação de 28%. Curiosamente, o método de Amaral, calibrado paraos solos locais, ficou em média contra a segurança, prevendo valores superiores aos medidos, além de possuir uma variabilidade maior, indicando possíveis problemas de calibração. Gazda et. al. (2012a) mostraram dois casos de obra onde as estacas não atingiram a capacidade de carga prevista pelo método de Decourt-Quaresma e precisaram de reforço.