2 1.0 - INTRODUO Fundao o elemento estrutural, base natural ou preparada, destinada a suportar estruturas de qualquer tipo, ou sejam: edifcios, barragens, pontes, tanques de armazenamento de lquidos, etc.. evidente a importncia de uma fundao, indispensvel prpria existncia de qualquer tipo de obra de engenharia, como tambm responsvel pela garantia de suas condies de estabilidade, da conservao de sua esttica, como at da manuteno de sua funcionalidade. So quatro os requisitos bsicos a serem satisfeitos por uma fundao: - apresentar segurana ruptura suficiente, seja do terreno sobre o qual se apoia a

superestrutura, como tambm do material que constitui o elemento de fundao. - conduzir a valores de deformaes (recalques ou mesmo deslocamentos horizontais)

compatveis superestrutura projetada. - no oferecer riscos de segurana s fundaes de estruturas vizinhas. - atender aos aspectos econmicos. A segurana ruptura do elemento de fundao como pea estrutural perfeitamente compreensvel, devendo suportar ainda os eventuais esforos executivos, como tambm a possvel agressividade do meio em que se encontra. No que se refere ao terreno de fundao, o segundo requisito de limitao das deformaes, tem influncia preponderante. Como todos os materiais se deformam sob ao de cargas quaisquer, todas as fundaes tambm apresentaro deformaes, cujos valores dependero da grandeza e forma de aplicao dos esforos, como da constituio e caractersticas dos terrenos localizados abaixo da cota de fundao. Envolvendo a execuo de uma fundao a realizao de trabalhos e/ou operaes especiais, tais como: escavaes, esgotamento e rebaixamento de lenol d'gua, alm de cravao de estacas, injees de produtos qumicos, etc., perturbaes sensveis podero ser transmitidas ao terreno vizinho, modificando suas caractersticas iniciais de suporte das cargas das estruturas sobre ele assentes, que poderiam assim ter suas condies de fundaes alteradas, chegando mesmo a prejudicar sua segurana, em casos extremos. Dever ser verificada ainda a influncia da nova construo sobre as adjacentes mais antigas, de forma a evitar que o campo de distribuio das presses da fundao a construir venha a se somar ao da existente, conduzindo forosamente a maiores deformaes (recalques em particular) do terreno de suporte de tais estruturas. A escolha, detalhamento e execuo de uma fundao exigir o conhecimento, em cada caso, de um certo nmero de informaes como as a seguir relacionadas: a) Caractersticas gerais da construo a executar, envolvendo no somente os valores e forma de

atuao das cargas, como ainda sua finalidade e limites mximos das deformaes compatveis em cada caso.

b) Caractersticas gerais do terreno local, cuja constituio bsica e condies de limites de

resistncia, deformabilidade, permeabilidade e trabalhabilidade, sero obtidas atravs de estudos geolgicos e geomecnicos.

3 c) Levantamento topogrfico, plani-altimtrico e cadastral. d) Estudos hidrolgicos, em particular se tratando de fundaes de pontes, barragens e obras

hidrulicas em geral.

e) Caractersticas gerais das construes vizinhas, compreendendo estado de conservao,

estimativa das cargas aplicadas e soluo da fundao empregada.

f) Disponibilidade de mo-de-obra, materiais e equipamentos, inclusive suas condies de acesso

ao local da obra.

De posse de tais elementos ser possvel definir, de forma ento a atender aos requisitos relacionados, o tipo, cota de assentamento e processo executivo da fundao a adotar.

Os problemas que governam o estudo de uma fundao podem ser classificados em dois grupos distintos, que inclusive definem as diferentes situaes crticas inerentes ao comportamento da mesma:

a) problemas de deformaes em geral. b) problemas de ruptura ou de estabilidade. Limitando as consideraes a seguir ao campo da Geomecnica, ao primeiro grupo pertenceriam os problemas dos recalques, enquanto no segundo estariam includos aqueles referentes capacidade dos terrenos, isto , a carga limite capaz de ser suportada pelo terreno, sem ruptura (afundamento repentino e catastrfico da fundao).

As teorias e mtodos disponveis para o estudo de tais problemas baseiam-se fundamentalmente, conforme ser visto adiante, em critrios bsicos pertencentes aos campos da matemtica aplicada e da mecnica dos meios contnuos, devidamente simplificados e adaptados de forma a permitir sua extenso ao estudo do comportamento do terreno, em particular do solo de fundao, que se caracteriza como um sistema de partculas, por excelncia.

No estudo das fundaes, as deformaes verticais (recalques) tm especial importncia, conforme observado, principalmente se for considerado o fato de que so poucos os acidentes de obras envolvendo a ruptura do terreno de suporte (falta de capacidade de carga), o que entretanto no ocorre em se tratando de recalques, causadores de inmeros acidentes em construes dos mais variados tipos. Alm disso, por observaes constantes da evoluo de suas conseqncias diretas (desnivelamentos, desaprumos e fissuras), podero os recalques servirem como indicadores de futuros acidentes.

Por sua influncia sobre as condies de estabilidade estrutural das construes, so os recalques diferenciais considerados como os mais crticos na maioria dos casos, ao contrrio dos absolutos, causadores de problemas de ordem esttica e funcional, mas sem atentar contra a estabilidade da construo. Por tais razes que se costuma afirmar ser o dimensionamento da fundao de qualquer estrutura, governado por critrios de recalques (deformaes) admissveis, a serem fixados em cada caso em estudo.

4 O quadro a seguir fornece uma idia geral a respeito de limites de recalques totais e diferenciais para os casos especficos :

Tipo de movimento

Limitao de recalques para Assegurar

Recalque mximo

Recalque total

- Drenagem - Facilidade acesso - Alvenarias - Estruturas aporticadas com vigamento - Silos, chamins, Radiers

15 a 30 cm 30 a 60 cm 2,5 a 5 cm 5 a 10 cm 7,5 a 30 cm

Recalque diferencial

Segurana quanto a fissurao : - Grandes alvenarias de tijolos - Estruturas de edifcios em concreto armado - Estruturas contnuas em ao

0,0005 a 0,001 L* 0,0025 a 0,004 L* 0,002 L*

* sendo L o comprimento do vo. 2.0 - CLASSIFICAO GERAL DAS FUNDAES As fundaes, de um modo geral, so classificadas em trs grandes grupos - Superficiais, ou Diretas, ou Rasas - Profundas - Especiais Fundao superficial ou rasa ou direta: Elementos de fundao em que a carga transmitida ao terreno, predominantemente pelas presses distribudas sob a base da fundao, e em que a profundidade de assentamento em relao ao terreno adjacente inferior a duas vezes a menor dimenso da fundao. Incluem-se neste tipo de fundao os blocos, as sapatas, os radiers, as sapatas associadas, as vigas de fundao e as sapatas corridas. A classificao acima tem carter puramente didtico porque muitas vezes no representa o conceito que deveria exprimir. Assim temos freqentemente construes em fundao superficial, digamos a 7 m da superfcie, como o caso de edifcios com dois subsolos em sapatas, e, outros em fundao profunda a 5 m , como o caso de vrios edifcios construdos sobre estacas de 4 a 5 m de comprimento e que no possuem subsolos.

5

3.0 - FUNDAES SUPERFICIAIS Os tipos de fundaes superficiais mais usuais so as seguintes: 3.1 - BLOCO Elemento de fundao superficial construdo em concreto simples, ou ciclpico, ou em alvenaria de pedras, e, dimensionado de modo que as tenses de trao nele produzidas possam ser resistidas sem necessidade de armadura. Pode ter suas faces verticais, inclinadas ou escalonadas e apresentar normalmente em planta seo quadrada ou retangular. A sua utilizao , por questes econmicas , fica restrita para cargas inferiores a 500KN. Podem ser isolados ou corridos :

Figura 4

A principal caracterstica desses tipos de fundao que os materiais que os constituem devem trabalhar unicamente compresso (cerca de 5 Mpa para blocos de concreto simples e 2 Mpa para os de alvenaria de pedras).

6 Os blocos de fundao podem ser dimensionados de tal maneira que o ngulo , expresso em radianos e mostrado na Figura 5, satisfaa equao: tan adm ------ ------ + 1 ct Onde: adm = tenso admissvel do terreno, em MPa ct = tenso de trao no concreto (ct = 0,4 ftk 0,8 MPa) ftk = resistncia caracterstica trao do concreto, cujo valor pode ser obtido a partir da resistncia caracterstica compresso (fck) pelas equaes: fck ftk = ---- para fck 18MPa 10 ftk = 0,06fck + 0,7MPa para fck 18MPa

A dimenso mnima dos blocos em planta no deve ser inferior a 60 cm e a profundidade de assentamento deve ser tal que garanta que o solo de apoio no seja influenciado pelos agentes atmosfricos e fluxos d'gua. Nas divisas de terrenos, salvo quando a fundao for assente sobre rocha, tal profundidade no deve ser inferior a 1,5 m. Nos casos simples e comuns na prtica pode-se adotar ct = 0,5 Mpa para blocos em concreto simples ou ciclpico e ct = 0,2 Mpa para os blocos em alvenaria de pedras. No quadro 1 a seguir fornecido o ngulo para diversos valores da relao adm /ct

[TMD1] Comentrio:

[TMD2] Comentrio:

[TMD3] Comentrio:

7

Quadro 1 adm /ct 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 6,0

0 30 40 47 52 56 59 61 63 65 67 73 76 78 80 82 85 Conhecido o valor de b a altura h do bloco obtida pela frmula:

h = B-b

2 tg

onde b a dimenso do pilar ou largura da alvenaria Problema 1 Dimensionar um bloco em concreto simples para receber a carga de 300 KN de um pilar de 25 cm x 25 cm em um terreno cuja presso admissvel de 0,2 Mpa Soluo: a) Clculo da dimenso B do bloco:

B = P

= 1,22 m Adotado B = 1,30 madm

b) Clculo da presso de trabalho do terreno

= 30 = 17,8 t/m2 = 1,78 kg/cm22

1,3 = 178 KN/m2

8

Figura 6

A economia neste caso seria de 0,464 m3. 3.2 - SAPATA ISOLADA Elemento de fundao superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as tenses produzidas no sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego da armadura. Pode possuir espessura constante ou varivel, sendo sua base em planta normalmente quadrada, retangular ou trapezoidal.

9 No estudo das sapatas sujeitas a fora normal de compresso deve-se analis-las segundo dois aspectos: a) Estabilidade externa b) Estabilidade interna. Entende-se por estabilidade externa o equilbrio da sapata em relao ao terreno. A distribuio das presses no contato sapata-solo depende do tipo do solo e da sua rigidez. Assim, uma placa flexvel uniformemente carregada, transmitir ao solo tambm uma presso uniforme, sendo porm os recalques diferentes (figura 10).

Argilas Areias Figura 10 O contrrio ocorre no caso de placas rgidas, onde as deformaes so idnticas, enquanto as presses no contato placa-solo so diferentes (figura 11).

Figura 11

Na verificao da estabilidade externa de sapatas assentes em solo tem sido adotado um diagrama convencional, na grande maioria dos casos a favor da segurana, admitindo a distribuio de tenses linear (figura 12)

Figura 12

10 Desse modo a rea mnima necessria para que a estabilidade externa seja satisfatria ser :

No caso de sapatas apoiadas sobre rocha, o elemento estrutural deve ser calculado como pea rgida adotando o diagrama de distribuio da figura 13:

Figura 13 No caso de sapatas retangulares os dados B e L devem obedecer certa relao, a fim de que o dimensionamento seja econmico. Esta relao procura igualar os momentos e consiste em impor a condio do retngulo da base ter igual afastamento, nas duas direes do retngulo do pilar e matematicamente traduzida por:

Exemplo: Determinar as dimenses de uma sapata retangular para um pilar carregado com

1700 KN num terreno com adm = 150 KN/m2, tendo b = 40 cm e l = 60 cm.

11

Compreende-se por estabilidade interna, o equilbrio no interior da sapata, de modo que em qualquer seo da mesma no sejam ultrapassadas as tenses admissveis no concreto ou ao. Dentre os processos utilizados para atender a condio acima temos o mtodo das bielas que utilizado para o dimensionamento de sapatas rgidas. Segundo experincias de Lebelle, desde que a relao a seguir seja satisfeita, a sapata comporta-se como rgida, no oferecendo perigo de puno nem de ruptura por cisalhamento.

A seo de ao pode ser calculada pelo mtodo das linhas de ruptura ou por outro mtodo baseado na teoria de elasticidade, ou pelo mtodo das bielas. O mtodo das bielas admite que a sapata funciona transmitindo a fora do pilar s barras da armao, que funcionam como tirantes, por intermdio de escoras de concreto chamadas bielas, da o nome de bielas. Em resumo pode ser adotado o seguinte procedimento para o dimensionamento de sapatas quadradas ou retangulares pelo mtodo das bielas:

12 Sapata corrida Sapata sujeita ao de uma carga distribuda linearmente.

Figura 15

13 3.3 - VIGA DE FUNDAO Fundao comum a vrios pilares, cujos centros, em planta, esto situados no mesmo alinhamento .

Figura 16

Exerccio: Dimensionar uma sapata quadrada com 2,20m de lado, que serve de apoio para um pilar de seo, tambm, quadrada com lado 0,45m e que recebe a carga de 1000 KN. Considere que o sero

utilizados ao CA 50A, FCK do concreto de 15 Mpa e adm = 250 KN/m2. Clculo do lado B:

14

Clculo da seo da armadura :

que em funo da tabela 2 a seguir d 10 ferros de ou 21 de 3/8

` Figura 17

Tabela 2 - Fornece dimetros de vrios aos, pesos e reas

15 Sapata associada (ou radier parcial) Sapata comum a vrios pilares, cujos centros, em planta, no estejam situados em um mesmo alinhamento. So utilizadas quando h superposio das reas de pilares contguos, sendo os pilares ligados, geralmente, por vigas :

Figura 18

Radier Elemento de fundao superficial que abrange todos os pilares ou carregamentos distribudos (por exemplo: tanques, depsitos, silos, etc.).

3.4 - FUNDAES EXCNTRICAS Diz-se que uma fundao solicitada carga excntrica quando estiver submetida a:

a) uma fora vertical cujo eixo no passa pelo centro de gravidade da superfcie de contato da fundao com o solo.

16 b) foras horizontais situadas fora do plano da base da fundao; c) qualquer outra composio de foras que gerem momentos na fundao. No dimensionamento de uma fundao solicitada por carga excntrica (V), pode-se considerar a rea efetiva (A) da fundao, conforme indicado na Figura 20. Nesta rea efetiva atua uma presso uniformemente distribuda (), obtida pela equao: = V A

A presso uniformemente distribuda () deve ser comparada presso admissvel com a qual deve ser feito o dimensionamento estrutural da fundao. Para equilibrar a fora horizontal que atua sobre uma fundao em sapata ou bloco, pode-se contar com o empuxo passivo, e com atrito entre o solo e a base da fundao. O coeficiente de segurana ao deslizamento deve ser pelo menos igual a 1,5 e somente considerados os empuxos favorveis desde que se tenha garantia de sua atuao contnua e permanente em conjunto com a atuao das demais solicitaes.

Figura 20 rea efetiva de fundao com carga excntrica

17 Em nenhuma condio pode ser considerada qualquer reduo de cargas devida a efeitos de subpresso, principalmente em obras urbanas. Para efeito de clculo estrutural de fundaes apoiadas sobre rocha, o elemento estrutural deve ser calculado como pea rgida, adotando-se o diagrama de distribuio mostrado na Figura 21.

Em planta, as sapatas, assim como os blocos, no devem ter dimenso inferior a 60 cm e sua base deve ser assente a uma profundidade tal que garanta que o solo de apoio no seja influenciado pelos agentes atmosfricos e fluxos d'gua. Nas divisas com terrenos vizinhos, salvo quando a fundao for assente sobre rocha, tal profundidade no deve ser inferior a 1,5 m. Nos terrenos com topografia acidentada, a implantao de qualquer obra e de suas fundaes deve ser feita de maneira a no impedir a utilizao satisfatria dos terrenos vizinhos. Em fundaes que no se apoiam sobre rocha, deve ser lanado anteriormente sua execuo uma camada de concreto simples de regularizao de no mnimo 5cm de espessura, ocupando toda a rea da cava da fundao. Nas fundaes apoiadas em rocha, aps a preparao acima, deve-se executar um enchimento de concreto de modo a se obter uma superfcie plana e horizontal. O concreto a ser utilizado deve ter resistncia compatvel com a presso de trabalho da sapata. No caso de fundaes prximas, porm situadas em cotas diferentes, a reta de maior declive que passa pelos seus bordos deve fazer, com a vertical, um ngulo como mostrado na Figura 22, com os seguintes valores: a) solos pouco resistentes: 60; b) solos resistentes: = 45; c) rochas: = 30.

18 A fundao situada em cota mais baixa deve ser executada em primeiro lugar, a no ser que se tomem cuidados especiais.

Viga de equilbrio Elemento estrutural que recebe as cargas de um ou dois pilares (ou pontos de carga) e dimensionado de modo a transmiti-las centradas s fundaes. Da utilizao de viga de equilbrio resultam cargas nas fundaes, diferentes das cargas dos pilares nelas atuantes. Para as sapatas de pilares situados nas divisas de terrenos, a excentricidade deve ser eliminada mediante o emprego de artifcios estruturais, como por exemplo vigas de equilbrio. A figura 23 a seguir esquematiza o funcionamento de uma viga de equilbrio :

Figura 23

Para efeito de verificao da estabilidade interna de uma fundao excntrica, pode-se, na falta de um processo mais rigoroso, uniformizar a presso adotando o maior dos seguintes valores :

19 Dois teros do valor mximo ou a mdia dos valores extremos

Quando ocorre uma reduo da carga, a fundao deve ser dimensionada, considerando-se apenas 50% desta reduo. Quando da soma dos alvios totais puder resultar trao na fundao do pilar interno, o projeto de fundao deve ser reestudado. 4.0 - FUNDAES PROFUNDAS Os principais tipos de fundaes profundas so: - estacas - tubules - caixes Caracterizam-se por transmitirem os esforos que suportam s camadas mais profundas e resistentes dos terrenos. 4.1 - ESTACAS As estacas so peas alongadas de pequena seo transversal em relao ao seu comprimento, tendo essencialmente a funo de transmitir as cargas que suportam para camadas profundas de solo de alta capacidade de suporte e baixa compressibilidade. A extremidade inferior de uma estaca denomina-se "ponta", a superior "cabea", enquanto o corpo da estaca em si chamado comumente por "fuste".

20

A transmisso de carga de uma estaca para o terreno pode ser feita de trs modos: - pela ponta - pelo atrito - pela ponta e atrito Estaca de ponta a que transmite toda a carga que suporta atravs de sua extremidade inferior (ponta). o caso que ocorre quando a estaca atravessa terreno pouco resistente e se apoia em solo muito resistente ou em rocha. (figura 24) Estaca de atrito ou estaca flutuante aquela que transfere a carga que recebe para o terreno, praticamente, somente pelo atrito lateral. Este caso ocorre quando uma estaca cravada em solo homogneo e de grande espessura podendo desprezar a resistncia de ponta em funo da contribuio do atrito lateral.

Estaca de ponta e atrito, que o caso mais geral, aquela que transfere a carga que recebe tanto pelo atrito lateral como pela ponta.

21

importante notar que a contribuio do atrito lateral, dependendo das condies do terreno, poder ser nos dois sentidos. Nos casos mais comuns a resistncia por atrito lateral ocorre conforme indicado nas figuras anteriores. Quando, entretanto, as estacas atravessam terrenos em fase de consolidao ou aterros sobre bases fracas, o atrito lateral age em sentido contrario, denominado nesses casos "atrito negativo", reduzindo, portanto, a capacidade de carga da estaca, pois ser necessrio que ela resista alm da carga Q, tambm, da parcela por atrito negativo:

PRINCIPAIS TIPOS DE ESTACAS: 4.4.1 Estacas de madeira Consistem em troncos de rvore, bem retos e regulares, que so cravados no terreno at se conseguir "nega" adequada. Denomina-se nega a penetrao permanente de uma estaca, causada pela aplicao de um golpe do pilo. Em geral medida por uma srie de dez golpes. Ao ser fixada ou fornecida, deve ser sempre acompanhada do peso do pilo e da altura de queda ou da energia de cravao (martelos automticos). As estacas de madeira mais usuais, so as de eucalipto, massaranduba, aroeira e peroba-de-campo. De acordo com a NBR-6122, as estacas de madeira devem atender s seguintes condies: 1. A ponta e o topo devem ter dimetros maiores que 15 cm e 25 cm, respectivamente. 2. A reta que une os centros das sees da ponta e do topo deve estar integralmente dentro da

estaca. 3. Os topos das estacas devem ser convenientemente protegidos para no sofrerem danos durante

a cravao; entretanto, quando, durante a cravao, ocorrer algum dano na cabea da estaca, a parte afetada deve ser cortada.

22 4. As estacas de madeira devem ter seus topos (cota de arrasamento) permanentemente abaixo do

nvel d'gua; em obras provisrias ou quando as estacas recebem tratamento de eficcia comprovada, esta exigncia pode ser dispensada.

5. Em guas livres, as estacas de madeira devem ser protegidas contra o ataque de organismos. 6. Em terrenos com mataces, devem ser evitadas estacas de madeira. 7. Quando se tiver que penetrar ou atravessar camadas resistentes, as pontas devem ser

protegidas por ponteira de ao.

8. As estacas de madeira podem ser emendadas, desde que estas emendas resistam a todas as

solicitaes que possam ocorrer durante o manuseio, cravao e trabalho da estaca. As emendas podem ser feitas, por anel metlico, por talas de juno ou qualquer outro processo que garanta a integridade da estaca.

Carga estrutural admissvel As estacas de madeira tm sua carga estrutural admissvel calculada, sempre em funo da seo transversal mnima, adotando-se tenso admissvel compatvel com o tipo e a qualidade da madeira, conforme a NBR 7190.

23 Cravao A cravao normalmente executada com martelo de queda livre, cuja relao entre o peso do martelo e o peso da estaca seja a maior possvel, respeitando-se a relao mnima de 1,0. No caso em que a cota de arrasamento estiver abaixo da cota do plano de cravao, pode-se utilizar um elemento suplementar, denominado prolonga ou suplemento, desligado da estaca propriamente dita, que deve ser retirado aps a cravao. Caso no sejam usados dispositivos especiais devidamente comprovados, que garantam o posicionamento da estaca e a eficincia da cravao, fica limitado a 2,5 m o comprimento do suplemento. Preparo de cabeas e ligao com o bloco de coroamento Deve ser cortado o trecho danificado durante a cravao ou o excesso em relao cota de arrasamento. Caso a nova cota de topo esteja abaixo da cota de arrasamento previsto, deve-se fazer uma emenda conforme descrito acima. As principais vantagens das estacas de madeira so: Durao ilimitada quando completa e permanentemente submersas Na Europa existem vrias construes executadas h vrios sculos, com suas fundaes em estacas de madeira ainda perfeitas. Exemplo clssico o Campanrio de So Marcos em Veneza, que quando foi reconstrudo em 1902, verificou-se, que aps mil anos de funcionamento, as estacas de madeira ainda eram capazes de suportar o seu peso. Baixo custo Corte fcil Normalmente necessrio cortar uma estaca para que fique na cota exata da confeco do bloco de coroamento e no caso de estacas de madeira esta operao extremamente simples. Emenda fcil simples a emenda de uma estaca de madeira, que pode ser feita, por exemplo, por meio de chapas metlicas e parafusos, ou anel metlico ou por outro processo. Resistem facilmente as manobras de manuseio e transporte Enquanto que estacas de concreto pr-moldadas exigem cuidados especiais e equipamentos possantes para o seu manuseio e transporte, o mesmo no ocorre com as de madeira que, em funo de seu menor peso e resistncia mais elevada, so bastante facilitados. Imediata cravao e colocao em servio desde que existam em estoque Esta outra das vantagens das estacas de madeira comparada com as de concreto pr-moldadas ou as moldadas in loco, que necessitam de vrios dias para que o concreto adquira resistncia suficiente para a cravao ou colocao em servio.

24 As principais desvantagens das estacas de madeira so as seguintes: a) Durao reduzida quando no permanentemente submersas A madeira sujeita ao apodrecimento, causado por fungos aerbios que se desenvolvem em presena de gua e ar. Assim, quando no permanentemente submersa, eliminando consequentemente o ar, a vida mdia de uma estaca limitada e da ordem de 8 a 10 anos. Tm sido usados em alguns casos, tratamentos de madeira com produtos qumicos, mas os resultados at agora obtidos no permitem garantir a sua durabilidade. Face ao exposto, excetuando-se as que trabalham permanentemente submersas, as estacas de madeira tm sido utilizadas somente em obras provisrias. b) Facilmente danificadas durante a cravao o que ocorre quando no terreno existem obstculos como pedregulhos, pedras, etc., ou quando se tenta atravessar com esse tipo de estaca camadas resistentes (NSPT da ordem de 20 a 25).

c) Dimenses limitadas nos pases sem rvores de espcies adequadas o caso que ocorre no Brasil, pois dificilmente se consegue madeira com as convenientes dimenses, resistncia, e, possibilidade de durao como, por exemplo, na Amrica do Norte, onde tm sido cravadas estacas de madeira, como cedro, abeto, etc., com dimetros da ordem de 50cm e comprimentos maiores que 40 m. d) Vibraes As estacas de madeira, por serem macias, provocam a mesma ordem de grandeza de vibraes que as de concreto pr-moldadas, e, outras estacas cravadas de dimetro equivalente, no devendo ser utilizadas em locais onde vibraes possam causar danos. e) Capacidade de carga reduzida As cargas usuais das estacas de madeira so :

Dimenses

(cm) Carga Nominal

(KN)

= 4,0 Mpa

20 150 25 200 30 300 35 400 40 500

- Estacas de concreto pr-moldadas As estacas pr-moldadas em funo do processo utilizado para sua confeco podem ser de: - Concreto armado - Concreto protendido - Centrifugadas.

25 Podem ser concretadas em formas horizontais ou verticais . Devem ser executadas com concreto adequado, alm de serem submetidas cura necessria para que possuam resistncia compatvel com os esforos decorrentes do transporte, manuseio, instalao e a eventuais solos agressivos. A seo transversal dessas estacas geralmente quadrada, hexagonal, octogonal ou circular. As figuras abaixo apresentam uma estaca de seo quadrada e outra de seo octogonal.

26 Existem diversos tipos de estacas de concreto pr-moldadas em uso, em funo do processo de sua fabricao: O quadro a seguir fornece cargas usuais de diversas estacas pr-moldadas:

CONCRETO Armado Protendido Centrifugado

Seo Carga Nominal

(KN) Seo

Carga Nominal (KN)

Seo Carga Nominal

(KN)

20 x 20 250 20 250 20 250

25 x 25 400 25 500 23 300

30 x 30 550 33 700 26 400

35 x 35 800 33 600

38 750

42 900

50 1300

60 1700

70 2300

As estacas pr-moldadas devem ser dimensionadas para suportar no s os esforos atuantes na estaca como elemento de fundao, como tambm aqueles que ocorrem no seu manuseio, transporte, levantamento e cravao. Em particular os pontos de levantamento previstos devem ser nitidamente assinalados. Para a fixao da carga estrutural admissvel, deve ser adotado um coeficiente de minorao da resistncia caracterstica do concreto c = 1,3, quando se utiliza controle sistemtico. Caso contrrio, c, deve ser adotado igual a 1,4. Nas estacas comprimidas, quando no feita a verificao da capacidade de carga atravs de prova de carga ou de instrumentao, pode-se adotar como carga de trabalho aquela obtida a partir da tenso mdia atuante na seo de concreto, limitada ao mximo de 6MPa, considerando no caso de estacas vazadas, para efeito da seo de concreto, como macias. Para levar em conta as tenses elevadas que surgem nas extremidades da estaca durante a sua cravao deve-se fazer um reforo da armadura transversal junto ao topo e a ponta de cada estaca. Com o mesmo objetivo, entre as pontas das barras longitudinais e o topo da estaca deve haver um trecho no armado de 30 a 50 mm de espessura. Geralmente a armao necessria ao manuseio que predomina no dimensionamento, devendo-se, portanto, fixar a posio dos apoios de modo a obter momentos positivo e negativo iguais, em valor absoluto, o que conduz a ferragem simtrica. Nas figuras apresentadas a seguir, esto indicados os diagramas de momentos e seus valores para atender a essas condies quando o levantamento feito por um ou por dois pontos:

27

No clculo consideram-se as estacas com peso prprio um pouco superior ao real para levar em conta pequenas aes dinmicas. A cravao de estacas pr-moldadas de concreto pode ser feita por percusso, prensagem ou vibrao. A escolha do equipamento deve ser feita de acordo com o tipo e dimenso da estaca, caractersticas do solo, condies de vizinhana, caractersticas do projeto e peculiaridades do local. A cravao de estacas atravs de terrenos resistentes sua penetrao pode ser auxiliada com jato d'gua ou a ar (lanagem) ou atravs de perfuraes. Essas perfuraes podem ter suas paredes suportadas ou no, e o suporte pode ser um revestimento recupervel ou perdido, ou lama tixotrpica. De qualquer modo, quando se trata de estacas trabalhando compresso, a cravao final deve ser feita sem uso desses recursos, cujo emprego deve ser devidamente levado em considerao na avaliao da capacidade de carga das estacas e tambm na anlise do resultado da cravao. No caso em que a cota de arrasamento estiver abaixo da cota do plano de cravao, pode-se utilizar um elemento suplementar (prolonga ou suplemento), desligado da estaca propriamente dita, que ser retirado aps a cravao. Caso no sejam usados dispositivos especiais que, devidamente comprovados, garantam o posicionamento da estaca e a eficincia de cravao, fica limitado a 2,50 metros o comprimento do suplemento. O sistema de cravao deve ser dimensionado de modo a levar a estaca at a profundidade prevista para a sua capacidade de carga, sem danific-la. Com esta finalidade, o uso de martelos mais pesados com menor altura de queda, mais eficiente do que os martelos mais leves, com grande altura de queda, mantido o mesmo conjunto de amortecedores. Assim recomenda a NBR 6122 para estacas at l MN de carga admissvel, quando se usa martelos de queda livre o seu peso no deve ser inferior a 15 KN, nem a relao entre o peso do pilo e o peso da estaca inferior 0,7. Para estacas com carga admissvel maior que l MN a escolha do sistema de cravao deve ser analisada em cada caso e os resultados controlados atravs de ensaios ou provas de carga estticas.

Levantamento da estaca por um ponto

Levantamento da estaca por dois pontos

28 Quando se utiliza martelos automticos ou vibratrios, deve-se seguir as recomendaes do fabricante do equipamento. Quando se utilizam estacas pr-moldadas sempre conveniente estudar o terreno com o maior detalhamento possvel com a finalidade de fixar o comprimento das estacas e evitar perdas ou emendas que sempre oneram e atrasam a obra. A confeco de estacas pr-moldadas deve seguir os cuidados comuns de construes de estruturas de concreto, cumprindo ainda o que se segue: a) A concretagem de uma estaca deve ser contnua at complet-la, iniciando-se pela cabea; b) As formas podem ser retiradas aps 24 horas da concretagem, devendo-se manter as

superfcies midas durante pelo menos 7 dias para cimento Portland comum e 3 dias para cimentos de alta resistncia e desde que o concreto tenha atingido resistncia compresso, medida em corpos de prova, superior a 12,5 Mpa.

c) As estacas somente devem ser cravadas aps 21 dias de sua concretagem ou menos, caso se

tenha utilizado cimentos de alta resistncia, ou aditivos, ou traos especiais, mas sempre aps a comprovao das resistncias de projeto atravs de corpos de prova;

Antes de iniciada a cravao a estaca deve ser inspecionada para detectar possveis defeitos de fabricao e principalmente danos decorrentes de sua movimentao. sempre conveniente cravar algumas estacas de prova e ter estacas com comprimento varivel no canteiro. Para a cravao das estacas utiliza-se sempre um capacete no qual enfiada a cabea da estaca. sobre este capacete que atuam o pilo. Entre o capacete e a cabea da estaca, em contato direto com o concreto, coloca-se material elstico, geralmente madeira macia previamente molhada, e destinada a assegurar uma boa distribuio de presses (Ver figura abaixo).

A figura abaixo mostra um capacete especial utilizado em estacas a serem emendadas

Madeira macia

29 A cravao das estacas deve ser contnua, principalmente quando esto prximo ao final de sua cravao, e processar-se no caso de concentrao de estacas, do centro para a periferia. Essas providncias so sempre convenientes devido ao fato de em determinados solos, de volume de vazios elevados e alta permeabilidade, a densidade e resistncia do terreno aumentarem pela cravao das estacas. As estacas pr-moldadas podem ser emendadas desde que resistam a todas as solicitaes que nelas ocorram durante o manuseio, cravao e sua utilizao. Os processos mais usados so atravs de solda ou utilizao de produtos de epoxi com acelerador de pega.

O topo da estaca, danificado durante a cravao ou acima da cota de arrasamento, deve ser demolido. A seo resultante deve ser plana e perpendicular ao eixo da estaca e a operao de demolio deve ser executada de modo a no causar danos estaca. Nesta operao podem ser utilizados ponteiros ou marteletes leves, trabalhando com pequena inclinao, para cima, em relao horizontal. Para estacas cuja seo de concreto for inferior a 2000 cm2, o preparo da cabea somente pode ser feito com a utilizao de ponteiro. No caso de estacas danificadas at abaixo da cota de arrasamento ou estacas cujo topo resulte abaixo da cota de arrasamento prevista, deve-se fazer a demolio do comprimento necessrio da estaca, de modo a expor o comprimento de traspasse da armadura e recomp-lo at a cota de arrasamento. A armadura da estaca deve penetrar suficientemente no bloco, a fim de transmitir a solicitao correspondente. O material a ser utilizado na recomposio das estacas deve apresentar resistncia no inferior do concreto utilizado na fabricao da estaca. Em estacas cuja armadura no tiver funo resistente aps a cravao, no h necessidade de sua penetrao no bloco de coroamento (isto no significa que necessariamente devam ser cortados os ferros das estacas que penetram no bloco). Caso contrrio, a armadura deve penetrar suficientemente no bloco, a fim de transmitir a solicitao correspondente. Em estacas vazadas, antes da concretagem do bloco, o furo central deve ser convenientemente tamponado, de modo a evitar a fuga do concreto do bloco.

30 As principais vantagens na utilizao de estacas de concreto pr-moldadas so: a) Qualidade de concreto a grande vantagem dessas estacas em relao s estacas moldadas no solo, devido ao fato de permitirem uma fcil fiscalizao, adensamento e cura. b) Grande durao mesmo quando sujeitas a molhagens e secagens alternadas. c) No so atacadas por seres vivos. d) Podem ser fabricadas com quaisquer formas e dimenses. e) Resistem, desde que convenientemente armadas, a esforos de flexo. As principais desvantagens so: a) Transmitem elevadas vibraes. b) Necessitam demolir as cabeas das estacas para incorpor-las construo. c) Perigo de fenderem durante o transporte e cravao. d) Necessidade de aguardar pelo menos 21 dias para a sua cravao. e) Necessidade de espao na obra para o seu preparo, cura e armazenamento. f) Dimenses limitadas aos bate-estacas disponveis. g) Dificuldade de atravessar camadas resistentes quando isso necessrio. Esse caso ocorre freqentemente quando a estaca deve passar por camadas resistentes, situadas entre outras de menor resistncia, at atingir o comprimento adequado. o que acontece, por exemplo, em camadas de areia com mais de 2 metros de espessura e resistncia NSPT> 20 a 25 assentes sobre

argila mole como indicado na figura abaixo .

31 Uma das solues, para este caso, seria cravar a estaca at atingir a camada de argila mole com auxilio de jato d'gua ou ar (lanagem) ou atravs de perfuraes o que , naturalmente, aumenta o custo dos trabalhos. 4.4.2 - Estacas Metlicas As estacas metlicas so constitudas por perfis laminados ou soldados, simples ou mltiplos, tubos de chapa dobrada (seo circular, quadrada ou retangular), tubo sem costura e trilhos.

As estacas de ao devem ser retilneas. Para isto, o raio de curvatura, em qualquer ponto do eixo deve ser maior que 400m ou apresentar flecha mxima de 0,3% do comprimento do perfil.

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As estacas de ao devem resistir corroso pela prpria natureza do ao ou por tratamento adequado. Quando inteiramente enterradas em terreno natural, independentemente de situao do lenol d'gua, as estacas de ao dispensam tratamento especial. Havendo, porm, trecho desenterrado ou imerso em aterro com materiais capazes de atacar o ao, obrigatria a proteo deste trecho com um encamisamento de concreto ou outro recurso adequado (por exemplo: pintura, proteo catdica, etc.) Em obras especiais (por exemplo: martimas, subestaes, Metr, etc.), cuidados especiais para sua proteo podem ser necessrios. Para cravao de estacas metlicas com carga de trabalho at 1000 KN, quando empregado martelo de queda livre, a relao entre o peso do pilo e o peso da estaca deve ser a maior possvel, no se devendo usar relao menor que 0,5 nem martelo com peso inferior a 10 KN. Se durante a cravao for necessrio utilizar prolonga ou suplemento, desligado da estaca propriamente dita, seu comprimento no deve ser superior a 2,5 m, a menos que dispositivos especiais sejam usados de modo a garantir o posicionamento da estaca e a eficincia de cravao. As estacas de ao podem ser emendadas, desde que as emendas resistam a todas solicitaes que possam ocorrer durante o manuseio, a cravao e o trabalho da estaca, conquanto que seu eixo respeite a condio citada anteriormente. Na emenda por solda de estacas de ao, o eletrodo a ser utilizado deve ser compatvel com a composio qumica do material da estaca. O uso de talas parafusadas ou soldadas obrigatrio nas emendas, devendo ser dimensionadas conforme a NBR 8800. Quando as estacas funcionam permanentemente no interior do solo, para obter a carga mxima que pode ser aplicada, considerando o material constituinte, multiplica-se, simplesmente, a seo til do perfil pela tenso admissvel do ao. A determinao da rea til dos perfis, para levar em conta o efeito da corroso, feita descontando da sua rea total uma espessura de 1,5mm ao longo do permetro do perfil ver figura abaixo. No caso de utilizao de perfis usados, o desconto de 1,5 mm deve ser feito a partir da seo real mnima.

A experincia tem mostrado que em estacas metlicas imersas no solo a primeira camada de ferrugem combina com o cido slico do solo, criando, assim, uma crosta resistente que dificulta o acesso do oxignio da gua superfcie do perfil no atacada, tornando a sua durabilidade praticamente ilimitada. Os carbonatos, tambm, contribuem para formar crostas impermeveis e servem para a proteo das estacas metlicas.

33 De qualquer modo, a menos que se tenha experincia especfica do local, sempre conveniente verificar a agressividade do solo ao ao, pois, em alguns casos, o metal pode ser atacado mais do que normalmente se admite como corroso, a menos que se utilizem ligas especiais ou proteo adequada. Os tipos de proteo mais utilizados tm sido atravs de tratamentos com pinturas ou por proteo catdica. Quando as estacas metlicas funcionam parcialmente enterradas ou imersas em aterro com materiais capazes de atacar o ao, obrigatria a proteo desse trecho com um encamisamento de concreto ou outro recurso equivalente. No quadro a seguir esto sendo indicados os perfis metlicos com caractersticas correspondentes e cargas de trabalho freqentemente utilizados.

Perfis Peso por metro (N)

Seo total

(cm2)

Seo na ponta (cm2)

Permetro (cm)

Carga de Trabalho

(KN) H - 6x 6 37.1 47,3 229,8 60,64 400 I - 10x4 5/8 37.7 48,1 300,7 74,48 400 I - 12 x5 1/4 60.6 77,3 406,6 87,64 600 2 I - 10 x 4 5/8 75.4 96,2 601,5 98,16 800 2 I - 12 x 5 1/4 121.2 154,6 813,2 114,32 120 1 TR - 25 250 31,5 75 36 200 2 TR - 25 500 62,8 150 50 400 3 TR - 25 750 94,2 340,0 66 600 4 TR - 25 1000 125,6 584.4 90 800 1 TR - 32 320 40,8 98 41 250 2 TR - 32 640 81,6 196 58 500 3 TR - 32 960 122,5 462 85 750 4 TR - 32 1280 163,3 759 102 1000 1 TR - 37 370 47,3 113 44 300 2 TR - 37 740 94,5 226 62 600 3 TR - 37 1110 141,8 532 91 900 4 TR - 37 1480 189,0 882 111 1200 1 TR - 45 450 56,9 140 49 350 2 TR - 45 900 113,8 279 68 700 3 TR - 45 1350 170,6 674 104 1050 4 TR - 45 1800 227,5 1115 125 1400 1 TR - 57 570 72,5 176 55 450 2 TR - 57 1140 145 351 76 900 3 TR - 57 1710 217,5 874 119 1350 A figura a seguir esclarece a respeito do clculo das sees de ponta e permetro total, cujas aplicaes sero vistas nos prximos captulos.

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Para o preparo da cabea da estaca e a ligao com o bloco de coroamento os seguintes cuidados devem ser tomados: Deve ser cortado o trecho danificado durante a cravao ou o excesso em relao cota de arrasamento, recompondo-se, quando necessrio, o trecho de estaca at esta cota, ou adaptando-se o bloco. Quando as estacas de ao constitudas por perfis laminados ou soldados trabalharem a compresso, basta uma penetrao de 20 cm no bloco. Pode-se, eventualmente, fazer uma fretagem, atravs de espiral, em cada estaca neste trecho. No caso de estacas metlicas trabalhando a trao, deve-se soldar uma armadura capaz de transmitir ao bloco de coroamento as solicitaes correspondentes. No caso de estacas tubulares, se trabalharem a compresso, tambm, basta uma penetrao de 20 cm no bloco com ou sem fretagem, e, se a estaca for cheia de concreto at a cota tal que transmita a carga por aderncia camisa, a armadura de ligao deve penetrar suficientemente no bloco, a fim de transmitir a solicitao correspondente As principais vantagens das estacas metlicas so: a) Possibilidade de cravao nos piores terrenos. b) Possibilidade de cravao sem provocar alterao da estrutura de argilas. c) Resistem bem flexo. d) Podem ser utilizadas imediatamente aps a sua cravao. e) Resistem bem aos servios de manobra. f) Provocam pequenas vibraes. g) Podem ser reaproveitadas em obras provisrias. Como desvantagens pode-se considerar: a) Custo elevado. b) Necessidade de proteo quando utilizadas em contato direto com a gua ou expostas ao ar

livre.

35 4.4.3 - Estaca tipo broca Tipo de fundao profunda executada por perfurao com trado manual ou mecnico e posterior concretagem.

Perfurao executada com trado manual ou mecnico, sem uso de revestimento. A escavao deve prosseguir at a profundidade prevista. Quando for atingida a profundidade desejada, faz-se a limpeza do fundo com a remoo do material desagregado eventualmente acumulado durante a escavao. Dadas as condies de execuo, estas estacas s podem ser utilizadas acima do nvel de gua se o furo puder ser seco antes da concretagem. Recomenda-se para as estacas tipo broca um dimetro mnimo de 20 cm e mximo de 50 cm. Concretagem O concreto deve ser lanado do topo da perfurao com o auxlio de funil, devendo apresentar fck no inferior a 15 Mpa, consumo de cimento superior a 300 kg/m3 e consistncia plstica. Armadura Em geral, estas estacas no so armadas, utilizando-se somente armaduras de ligao com o bloco. Quando necessrio, a estaca pode ser armada para resistir aos esforos da estrutura. Carga estrutural admissvel Para a fixao da carga estrutural admissvel, no pode ser adotado fck superior a 15 Mpa, adotando-se um coeficiente de minorao de resistncia c = 1,8, tendo em vista as condies de concretagem. As cargas usuais de estacas brocas, com trados manuais, cujo comprimento no convm ser superior a 6m, so as seguintes:

Dimetro (cm ) Carga mxima (KN) 15 60 20 100 25 150

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Entre as principais vantagens deste tipo de estaca pode-se citar seu baixo custo, facilidade de execuo, no necessitarem de pessoal especializado e no transmitirem vibraes. Quanto as desvantagens temos as cargas de valor reduzido e somente poderem ser utilizadas em condies especiais de terreno :

Sem nvel dgua Coesivos Suporte suficiente a pequena profundidade (4 a 6m) 4.4.4 - Estaca tipo Strauss Tipo de fundao profunda executada por perfurao atravs de balde sonda (piteira), com uso, parcial ou total de revestimento recupervel e posterior concretagem.

Perfurao iniciada com um soquete, at uma profundidade de 1m a 2 m. O furo feito com o soquete serve de guia para introduo do primeiro tubo de revestimento dentado na extremidade inferior, chamado "coroa". Aps a introduo da coroa, o soquete substitudo pela sonda (piteira), a qual, por golpes sucessivos, vai retirando o solo do interior e abaixo da "coroa", que vai sendo introduzida no terreno. Quando a coroa estiver toda cravada, rosqueado o tubo seguinte, e assim por diante, at que se atinja a profundidade prevista para a perfurao ou as condies previstas para o terreno. Imediatamente antes da concretagem, deve ser feita a limpeza completa do fundo da perfurao, com total remoo da lama e da gua eventualmente acumuladas durante a perfurao. Caso as caractersticas do terreno o permitam, o revestimento com o tubo pode ser parcial sendo conveniente que o seu dimetro mximo no seja superior a 500mm. Concretagem Com o furo completamente esgotado e limpo, lanado o concreto em quantidade suficiente para se ter uma coluna de aproximadamente 1m. Sem puxar a linha de tubos de revestimento, apiloa-se o concreto, para formar uma espcie de bulbo.

37 Para a execuo do fuste, o concreto lanado dentro da linha de tubos e, medida que aplicado, vo sendo retirados os tubos com o emprego do guincho manual. Para garantia de continuidade do fuste, deve ser mantida dentro da linha de tubos, durante o apiloamento, uma coluna de concreto suficiente para que este ocupe todo o espao perfurado e enventuais vazios e deformaes no subsolo. O pilo no deve entrar em contato com o solo da parede ou base da estaca, para no provocar desabamento ou mistura de solo com o concreto; este cuidado deve ser reforado no trecho eventualmente no revestido. O concreto utilizado deve apresentar fck no inferior a 15MPa, consumo de cimento superior a 300kg/m3 e consistncia plstica. Caso ao final da perfurao exista gua no fundo do furo que no possa ser retirada pela sonda, deve-se lanar um volume de concreto seco para obturar o furo. Neste caso, deve-se desprezar a contribuio da ponta da estaca na sua capacidade de carga. Armadura As estacas Strauss podem ser armadas. Neste caso, a ferragem longitudinal deve ser confeccionada com barras retas, sem esquadro na ponta, e os estribos devem permitir livre passagem ao soquete de compactao e garantir um cobrimento da armadura, no inferior a 3 cm. Quando no armadas, deve-se providenciar uma ligao com o bloco atravs de uma armadura que simplesmente cravada no concreto, dispensando-se, neste caso, o uso de estribos. Carga estrutural admissvel Para a fixao da carga estrutural admissvel no pode ser adotado fck maior do que 15MPa, adotando-se um coeficiente de minorao de resistncia c = 1,8, tendo em vista as condies de concretagem. A carga admissvel deve ainda ser determinada utilizando-se a seo da estaca, determinada pelo dimetro do tubo de revestimento, quando a estaca for totalmente revestida, ou pelo dimetro da piteira, quando a estaca for parcialmente revestida.

38 As cargas usuais das estacas strauss so as seguintes :

Dimetro (cm) Cargas (KN) 25 200 32 300 42 550 53 800

As principais vantagens so : baixo custo - comparando esse tipo de estaca com qualquer outro tipo de estaca de concreto constata-se que seu custo bem inferior . execuo com o comprimento estritamente necessrio - esta vantagem comum a todas as estacas moldadas in loco. acesso fcil na obra - o tipo de equipamento usado para a sua execuo, um simples trip com guincho, permite que a estaca seja confeccionada em pontos onde as estacas pr-moldadas ou outras moldadas in situ, geralmente, no podem ser executadas em virtude das dimenses do bate-estacas. provoca vibraes reduzidas - o modo de execuo, por escavao, elimina, praticamente, o perigo das vibraes que, em alguns casos, podem ser o fator preponderante na soluo da fundao a ser adotada. execuo com comprimentos variveis - esta vantagem em relao s estacas de concreto pr-moldadas e em terrenos onde h necessidade de prever, em funo das caractersticas do subsolo, a execuo de estacas com comprimentos muito variveis. possibilidade de atravessar camadas de grande resistncia - como so executadas por escavao podem atravessar camadas muito resistentes que vrios outros tipos de estaca dificilmente conseguiriam, como por exemplo no terreno apresentado a seguir :

39 4.4.5 - Estaca tipo Franki Tipo de estaca caracterizada por ter uma base alargada, obtida introduzindo-se no terreno uma certa quantidade de material granular ou concreto, por meio de golpes de um pilo. As estacas tipo Franki so executadas enchendo-se de concreto perfuraes previamente executadas no terreno, atravs da cravao de tubo de ponta fechada, recuperado e possuindo base alargada. Este fechamento pode ser feito no incio da cravao do tubo ou em etapa intermediria, por meio de material granular ou pea pr-fabricada de ao ou concreto. Na cravao percusso por queda livre, as relaes entre o dimetro da estaca, a massa e o dimetro do pilo devem atender aos valores mnimos indicados na Tabela: Caractersticas dos piles para execuo de estacas tipo Franki

Dimetro da estaca (mm)

Massa mnima do pilo (KN)

Dimetro mnimo do pilo (mm)

300 10 180 350 15 220 400 20 250 450 25 280 520 28 310 600 30 380

As massas acima so mnimas aceitveis. No caso de estacas de comprimento acima de 15m, a massa mnima deve ser aumentada. A execuo desse tipo de estaca feita do seguinte modo: a) posiciona-se o molde de revestimento e coloca-se no seu interior uma certa quantidade (cerca

de 1m) de concreto seco, ou areia e pedras, e apiloam-se de encontro ao terreno para constituir uma bucha estanque.

b) sendo a quantidade de material que constitui a bucha suficiente, a partir de determinada altura

de material apiloado, no interior do molde, o atrito entre ele e o molde capaz de cravar o molde arrastando-o para dentro do solo medida em que o pilo atua sobre a bucha.

c) prossegue-se assim a cravao at atingir a profundidade desejada quando o molde preso

torre do bate-estacas. Coloca-se mais concreto no interior do molde e com o pilo caindo de altura suficiente provoca-se a expulso da bucha tendo o cuidado de manter no molde uma pequena altura de concreto para garantir a sua estanqueidade. Em seguida coloca-se mais concreto no interior do tubo apiloando-o com grande energia a fim de formar a base alargada (cebolo).

Na confeco da base alargada, necessrio que nos ltimos 0,15 m3 de concreto sejam introduzidos com uma energia mnima de 2,5 MNm, para as estacas de dimetro inferior ou igual a 450 mm, e 5 MNm, para as estacas de dimetro superior a 450 mm. No caso do uso de volume diferente, a energia deve ser proporcional ao volume. A energia obtida pelo produto do peso do pilo e a altura de queda (constante entre 5m e 8m) e pelo nmero de golpes, controlando-se o volume injetado pela marca do cabo do pilo em relao ao topo do tubo.

40 d) preparada a base, coloca-se a armao e concreta-se a estaca em pequenos trechos, cada um

dos quais fortemente apiloado, retirando-se concomitantemente o molde, at que toda a estaca esteja concretada.

O consumo mnimo de cimento deve ser de 350 kg/m3 .

41 O comprimento mximo normal da estaca Franki da ordem de 50 vezes o seu dimetro, podendo todavia alcanar, excepcionalmente, maiores profundidades. As cargas de trabalho so calculadas na base da taxa de 6 Mpa aplicada ao concreto. As cargas usuais so:

Dimetro (cm) Carga de trabalho (KN) 40 750 52 1300 60 1700

Como principais vantagens desse tipo de estaca pode-se citar: a) Cargas elevadas. b) Comprimento estritamente necessrio (comum a todas as estacas moldadas in loco). c) Melhor possibilidade de controle da execuo em relao a estacas do tipo Strauss O uso de armao, com espiras pouco espaadas e os equipamentos utilizados reduzem os perigos de um eventual estrangulamento, seccionamento do fuste, alm de fornecer indicao de defeitos na execuo da estaca quando a armao sofre deslocamento. Na figura a seguir tem-se, esquematicamente, detalhes do controle para verificar casos de deslocamento da armao.

42 d) Melhor distribuio das presses, devido base alargada. Grande aderncia ao solo, devido a rugosidade do fuste Essa vantagem, entretanto, pode tornar-se desvantagem quando h possibilidade de ocorrncia de atrito negativo.

Como principais desvantagens, pode-se citar: a) Transmisso de elevadas vibraes Esse problema obriga muitas vezes a executar a estaca pr-escavando at determinada profundidade e somente aps, prosseguindo como Franki normal.

Para evitar esse problema existem outras variantes de execuo alm da indicada, que sero vistas posteriormente, devendo, entretanto, considerar o acrscimo de custo correspondente.

b) Possibilidade de levantamento

Consideremos uma estaca cravada prximo a outra, em terreno onde existe uma camada de argila mdia ou rija para ser atravessada.

Quando se crava o molde para execuo da nova estaca o terreno ao ser deslocado tende a levantar a estaca j executada. Sendo grande a base, pode se dar ruptura da estaca no ponto mais fraco, isto , na unio da base com o fuste, j que a armadura no penetra na base . A soluo geralmente utilizada tem sido atravessar a camada de argila, pr-escavando e prosseguindo normalmente aps isso.

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c) Qualidade do concreto (comum a estacas moldadas in loco). d) Possibilidade de deslocamento Em solos de argila mole, ao se cravar uma estaca prxima a outra recentemente concluda, possvel ocorrer deslocamento dessa ltima em funo do deslocamento da argila mole.

4.4.6 - Estacas Raiz So estacas de pequeno dimetro escavadas e concretadas no local. Seu dimetro varia de 80 mm a 400 mm. Suas aplicaes tem sido muito variadas desde fundaes em geral, reforo de fundaes, fundaes de difcil execuo pelos mtodos tradicionais quer pela ocorrncia de mataces no terreno, quer devido a condies de acesso reduzidas, conteno de taludes, fundaes de mquinas, etc..

44 As cargas usuais so as seguintes :

Carga de trabalho (KN) Dimetro (mm) At 100 100 At 250 150 At 500 200 At 700 250 At 1000 310 At 1300 400

Sua execuo compreende trs etapas, distintas, porm consecutivas: - perfurao do furo - colocao da armao - concretagem da estaca A - Perfurao Para as operaes de perfurao so utilizadas mquinas perfuratrizes rotao com revestimento provisrio ou mquinas a rotopercusso acionadas a ar comprimido. A perfurao executada normalmente por rotao com revestimento contnuo do furo e com auxlio de um fluido em circulao - normalmente gua - . O revestimento provisrio utilizado na perfurao possui na sua extremidade inferior uma ferramenta (sapata) de dimetro ligeiramente superior ao do tubo de revestimento e dotada de pastilhas de metal duro (tungstnio). Os detritos provenientes da perfurao so trazidos superfcie pela gua em circulao atravs do interstcio anular que se forma entre o tubo e o terreno o que impe, como conseqncia, dimetro da estaca acabada maior que o dimetro do revestimento. B - Armao Terminada a perfurao colocada a armadura no interior do tubo de perfurao. Esta pode ser constituda por uma ou mais barras de ao comum ou especial.

45 C - Concretagem Uma vez armada a estaca, colocado no revestimento de perfurao um tubo de concretagem, que introduzido at a extremidade inferior do furo. Atravs deste tubo de concretagem injetada argamassa que vai preenchendo o furo de baixo para cima, deslocando para fora a gua (ou fluido) de perfurao. Durante esta operao o furo permanece revestido. Preenchido totalmente o tubo de revestimento com argamassa montado em sua extremidade superior um tampo e aplicado, atravs deste, ar comprimido que comprime a argamassa e ao mesmo tempo facilita as operaes de retirada do revestimento de perfurao. A compresso da argamassa, normalmente, procedida vrias vezes, at a total execuo da estaca, acrescentando sempre que necessrio mais argamassa para manter a estaca totalmente preenchida.

4.4.7 - Estacas tipo pressoancoragem So microestacas, executadas com tecnologia de tirantes injetados em mltiplos estgios, utilizando-se em cada estgio presso que garanta a abertura das manchetes e posterior injeo.

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4.4.8 - Estacas tipo hlice contnua

A estaca hlice contnua uma estaca moldada no local aps a introduo no terreno de um trado contnuo, por rotao, at a profundidade estabelecida pelo projeto e injeo de concreto atravs da haste central do trado simultaneamente com a sua retirada do furo.

Os dimetros usuais vo de 25cm a 100 cm e com cargas de trabalho de 250 KN at 3.900 KN. A tabela a seguir fornece os dimetros e as cargas correspondentes:

Equipamentos para execuo de estacas do tipo raiz e pressoancoradas

Equipamentos para execuo de estacas do tipo raiz e pressoancoradas

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As fotos a seguir mostram equipamentos em operao :

As fases de execuo desta estaca so: perfurao, concretagem simultnea extrao da hlice e colocao da armao conforme abaixo:

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A perfurao consiste em cravar a hlice no terreno por meio de torque apropriado para vencer a sua resistncia. A haste de perfurao composta por uma hlice espiral solidarizada a um tubo central, equipada com dentes na extremidade inferior que possibilitam a sua penetrao no terreno. A metodologia de perfurao permite a sua execuo em terrenos coesivos e arenosos, na presena ou no do lenol fretico e atravessa camadas resistentes com ndices SPTs de 30 a mais de 50 dependendo do equipamento utilizado, podendo ser produzidos 250m de estaca por dia. A entrada de terra no tubo central impedida por uma tampa de proteo colocada na sua extremidade. A concretagem feita atravs de concreto bombeado pelo tubo central, preenchendo simultaneamente a cavidade deixada pela hlice, que extrada do terreno sem girar ou girada lentamente no mesmo sentido da perfurao. Para a fixao da carga estrutural admissvel, no pode ser adotado fck maior do que 20 MPa, adotando-se um fator de reduo de resistncia c = l,8, tendo em vista as condies de concretagem. A armadura neste tipo de estaca s pode ser instalada depois da concretagem. A armao, em forma de gaiola, introduzida na estaca por gravidade ou com auxilio de um pilo de pequena carga ou vibrador. As principais vantagens deste tipo de estaca so : Elevada produtividade Pode ser utilizada na maioria dos terrenos, exceto na presena de mataces e rochas . No produzem vibraes tpicas dos equipamentos de cravao nem causam descompresso do

terreno. As principais desvantagens so : Em funo do porte dos equipamentos, necessitam de reas de trabalho planas e de fcil

movimentao. Necessrio um nmero grande de estacas a serem executadas para compatibilizar os custos

elevados de mobilizao dos equipamentos. Limitao nos comprimentos da estaca e armao. 4.4.9 Estacas Tipo Omega A estaca tipo omega foi desenvolvida como uma estaca moldada in loco com deslocamento horizontal e compactao do terreno, sem remoo do material, em um processo livre de vibraes. O principio deste sistema se baseia em um tipo de trado completamente novo que aparafusado ao terreno, deslocando o material lateralmente com uma alta taxa de transferncia de energia.

49 As caractersticas do desenho e construo do trado Omega, com o dimetro de eixo do trado e o passo da hlice aumentados progressivamente, resultam na possibilidade da estaca penetrar camadas de solos mais resistentes e na estabilidade da perfurao e concretagem em argilas moles. At o momento, os dimetros das estacas do tipo Omega variam de 310 mm at 610 mm, sendo o torque necessrio entre 12,00 e 30,00 t.m., dependendo das caractersticas do solo. Atualmente a carga de trabalho chega 1700 KN. Provas de carga executadas em estacas Omega totalmente instrumentadas indicaram um comportamento semelhante ao de estacas cravadas. Dos pontos de vista econmico e tcnico, este tipo de estacas apresenta, se comparado aos sistemas existentes tradicionais em uso, uma srie de vantagens importantes, abaixo indicadas: 1 Tenso de trabalho mdia da ordem de 6,00 Mpa. 2 Sensvel reduo, sendo na maioria dos casos ausncia total, de material escavado. 3 Maior rapidez na mudana de dimetro. Evidentemente, o sucesso da estaca Omega est diretamente ligado ao tipo de equipamento utilizado, sendo necessrio o uso de mquinas modernas, de elevado torque. O processo de execuo da estaca Omega basicamente o seguite: 1 Perfurao do solo com perfuratriz de potncia compatvel com dimetro da estaca e do tipo de solo. Uma tampa mvel na ponta do trado garante que durante a perfurao no entre gua ou terra no interior do trado, prejudicando a concretagem. 2 Alcanando a profundidade desejada, uma gaiola ou ferragem de reforo pode ser introduzida atravs do tubo do trado.

3 Atravs de uma bomba de concretagem, o concreto conduzido, com a presso adequada ao comprimento da estaca e ao tipo do solo, atravs do trado, permitindo um contato perfeito entre o solo e o concreto.

4 Durante a concretagem a retirada do trado feita girando-o no mesmo sentido de perfurao, permitindo que a parte superior do trado empurre novamente o solo contra as paredes do furo.

5 Caso a ferragem no tenha sido introduzida anteriormente, ao fim da concretagem pode-se introduzi-la diretamente no concreto do fuste.

4.4.9.1 - ESPECIFICAES GERAIS SOBRE OS EQUIPAMENTOS DE PERFURAO

O trado Omega construdo de forma a utilizar o mnimo de energia possvel durante a perfurao do terreno, otimizando o aproveitamento do torque. Entretanto a quantia de torque necessria varia em funo do dimetro da estaca e do tipo de solo. Nos solos normalmente encontrados, os seguintes torques so adequados:

50 12,00 t.m. a 22,00 t.m. para os dimetros 310 360 420 mm 22,00 t.m. a 24,00 t.m. para os dimetros 460 510 560 mm 24 t.m. a 30 t.m. para dimetros de 560 mm em diante Claramente os valores acima so indicativos e devem ser verificados para cada obra. Torques mais altos at 40 t.m. viabilizam a utilizao de dimetros maiores e a perfurao em camadas mais resistentes, possibilitando tambm uma taxa de produo mais elevada com dimetros menores. 4.4.9.2 - RELAO DIMETRO CARGA

A relao ideal entre a tenso de trabalho (dimetro da estaca x carga de trabalho) e o comprimento da estaca deve ser estabelecida para cada obra, levando-se em conta as cargas atuantes e as caractersticas do solo. De uma forma geral, as cargas de trabalho normalmente utilizadas so as seguintes:

DIMETRO (mm)

CARGAS USUAIS (KN)

310 400

360 550

420 700

460 800

510 1100

600 1400

4.4.10 - Estacas mega ou prensadas: So estacas, em geral , de concreto pr-moldadas ou metlicas, constitudas de segmentos curtos (da ordem de 0,5 m a 1,00 m ) que so cravados um aps o outro sobrepostos por meio de macaco hidrulico que reage contra a estrutura ou contra a fundao existente ou uma cargueira:

51 A principal aplicao deste tipo de fundao em reforo de estruturas quando , na maioria dos casos se aproveita para a reao a estrutura j existente. Em alguns casos onde era necessrio eliminar vibraes foi possvel executar, inicialmente, a estrutura parcialmente em blocos vazados, e, aps a construo dos primeiros 4 pavimentos cravadas as estacas mega utilizando como reao a parte j executada.

Quanto as vantagens e desvantagens possuem as correspondentes as de concreto pr-moldadas ou metlicas, conforme os materiais utilizados, alm das seguintes: Vantagens: - eliminao de vibraes capacidade de carga de cada estaca isolada conhecida, pois ,esta carga medida diretamente no manmetro acoplado ao equipamento de cravao . Desvantagem : - Custo elevado. 4.4.11 - Estacas mistas: 4.4.11.1 Franki Pr-moldadas So estacas constitudas pela combinao de dois tipos de materiais ou tipos de estacas. As mais utilizadas so as estacas mistas franki pr-moldadas: So estacas pr-moldadas ancoradas em uma base alargada pelo processo franki. Inicialmente crava-se o molde da estaca franki normal, as vezes pr-escavando para diminuir vibraes, e executa-se a base alargada. Em seguida coloca-se sobre a base uma certa quantidade de concreto ou argamassa para servir de ligao e descida a estaca pr-moldada com armao saliente na sua ponta para permitir a ancoragem na base e retira-se o molde. A depender do objetivo que se tem em vista, o espao vazio entre o molde e a estaca pr-moldada preenchido com argamassa, argila coloidal, bentonita ou asfalto ou permite-se que o solo local ocupe esse espao.

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As principais Vantagens desse tipo de estaca so: Eliminao do perigo de estrangulamento. Reduo radical do atrito negativo - neste caso, antes da retirada do molde o espao entre ele e a estaca pr-moldada preenchido com argila coloidal, bentonita ou outro material pouco consistente e estvel . Podem ser executadas abaixo do nvel dgua como o caso de pontes e obras hidrulicas. Podem ser utilizadas em locais onde h dificuldade de cravar diretamente as estacas de concreto pr-moldadas e que necessitam de pr-furo. Possibilidade de usa-las em locais com solos agressivo. Neste caso as estacas de concreto pr-moldadas so confeccionadas, normalmente com cimento portland resistente a sulfatos (NBR 5737) para poderem resistir a agressividade da gua do subsolo ou do prprio solo. Considerando que a utilizao dessas estacas tem como objetivo eliminar problemas especficos, sua principal desvantagem tem sido, geralmente, o custo. 4.4.11.2 Concreto Madeira Estaca mista de concreto e madeira - embora pouco freqente sua utilizao, em alguns casos pode-se obter vantagem. Consiste em cravar a estaca de madeira, com auxlio de suplemento, at que a cabea fique abaixo do nvel mnimo de gua e em seguida sobre ela concretada uma estaca de concreto.

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4.4.12 - Tubules Elementos de fundao profunda, cilndricos, em que, pelo menos na sua etapa final, h descida de operrio. Podem ser feitos a cu aberto ou com ar comprimido (pneumtico) e ter ou no base alargada. Podem ser executados com ou sem revestimento, podendo este ser de ao ou de concreto. No caso de revestimento de ao (camisa metlica), este poder ser perdido ou recuperado. 4.4.12.1 - Tubulo a Cu Aberto

Tubulo a cu aberto, normalmente, usado em terreno coesivo e acima do nvel de gua, na maioria das vezes dispensando o escoramento. Esses tubules podem ser dotados de base alargada tronco-cnica, sendo executado somente acima do nvel d'gua, natural ou rebaixado, ou em casos especiais em que abaixo do seu nvel seja possvel bombear a gua sem que haja risco de desmoronamento ou perturbao no terreno de fundao. Se houver riscos de desmoronamento, pode-se utilizar, total ou parcialmente, escoramento de madeira, ao ou concreto. As bases alargadas dos tubules devem ser dimensionados de maneira a evitar alturas de base superiores a 2 m. Em casos excepcionais, devidamente justificados, admitem-se alturas maiores. A forma da base, normalmente, circular, embora no caso de fundao de divisa ou de superposio de bases de tubules prximos, se adote a falsa elipse constituda por um retngulo e dois semicrculos de dimetro D. (Ver figura abaixo).

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Nesse caso o ngulo determinado em relao ao eixo maior. Quando as caractersticas do solo indicarem que o alargamento da base problemtico, deve-se prever o uso de injees, aplicaes superficiais de cimento, ou mesmo escoramento, a fim de evitar desmoronamento da base. Quando a base do tubulo for assente sobre rocha inclinada, necessrio que seja preparada atravs de chumbamentos ou escalonamentos em superfcies horizontais de modo a evitar seu deslizamento. Deve-se evitar que entre o trmino da execuo do alargamento da base de um tubulo e sua concretagem decorra tempo superior a 24 h. De qualquer modo, sempre que a concretagem no for feita imediatamente aps o trmino do alargamento e sua inspeo, nova inspeo deve ser feita por ocasio da concretagem, limpando-se cuidadosamente o fundo da base e removendo-se a camada eventualmente amolecida pela exposio ao tempo ou por guas de infiltrao. Quando previstas cotas variveis de assentamento entre tubules prximos, a execuo deve ser iniciada pelos tubules mais profundos, passando-se a seguir para os mais rasos. Deve-se evitar trabalho simultneo em bases alargadas em tubules cuja distncia, de centro a centro, seja inferior a duas vezes o dimetro da maior base. Esta indicao vlida seja quanto escavao seja quanto concretagem, sendo especialmente importante quando se tratar de fundaes executadas sob ar comprimido. Esta exigncia visa impedir o desmoronamento de bases abertas ou danos a concreto recm-lanado. A base alargada, esta deve ter a forma de tronco de cone (com base circular ou de falsa elipse), superposto a um cilindro de no mnimo 20 cm de altura, conforme figura abaixo.

O ngulo indicado nesta Figura acima deve ser tal que as tenses de trao que venham a ocorrer no concreto possam ser absorvidas por este material. Quando, por alguma razo, for preciso adotar um ngulo menor que o indicado, deve-se armar a base do tubulo. Desde que a base esteja embutida no material idntico ao de apoio, no mnimo 20 cm, um ngulo igual a 60 pode ser adotado, independentemente da taxa, sem necessidade de armadura. O dimensionamento estrutural do fuste, feito como o de uma pea de concreto simples ou armado, conforme o caso. Quanto ao coeficiente de minorao c do concreto, este deve ser tomado igual a 1,6, tendo em vista as condies de concretagem do tubulo. A sua concretagem feita simplesmente lanando o concreto da superfcie, atravs de tromba (funil) com comprimento do tubo do funil no inferior a cinco vezes seu dimetro interno. desaconselhvel o uso de vibrador em tubules no revestidos e por esta razo o concreto deve ter plasticidade adequada.

55 Por questes econmicas esse tipo de fundao somente aconselhvel para cargas superiores a 2000 KN, exceto em casos especiais, onde condies peculiares de preos podem tornar a soluo econmica mesmo para cargas menores. Quanto a carga mxima no h maiores problemas, tendo sido aplicadas at 40.000 KN em um nico tubulo, como por exemplo no conjunto Nacional, em So Paulo. Quanto ao comprimento dos tubules no h limitaes desde que as condies anteriores sejam atendidas. Tubules a cu aberto tm sido usados em nossa rea, com muita freqncia e com comprimentos da ordem de 20m, enquanto que em Braslia tm atingido mais de 35m de profundidade. 4.4.12.2 - Tubulo a Cu Aberto com Revestimento Consiste em executar poos total ou parcialmente revestidos, procedendo-se em seguida o alargamento da base e a concretagem. Em alguns casos o alargamento da base no realizado. Na maioria dos casos esse revestimento consiste em camisas metlicas que so introduzidas no terreno por cravao com bate-estacas, por vibrao ou atravs de equipamento especial que imprima ao tubo um movimento de vai-e-vem, simultneo a uma fora de cima para baixo. Independente do processo de instalao das camisas, o equipamento deve ser dimensionado para possibilitar a cravao dos tubos at a profundidade prevista, sem deform-los longitudinal ou transversalmente. A escavao interna, manual ou mecnica, pode ser feita medida da penetrao do tubo ou de uma s vez, quando completada a sua cravao. Quando assim previsto, pode-se executar um alargamento da base; em seguida o tubulo concretado, o qual pode ser executado manualmente sob ar comprimido ou no. 4.4.12.3 - Tubules com equipamentos Benoto Consistem em executar o tubulo cravando-se o revestimento metlico com equipamento especial que imprime ao tubo um movimento semi-rotativo (vai e vem) forando ao mesmo tempo a sua penetrao no terreno. A escavao e retirada do material feita com equipamento Benoto e novos tubos vo sendo ligados at atingir a profundidade desejada. Aps a inspeo final procede-se o alargamento da base e concreta-se recuperando ao mesmo tempo o revestimento. Existem equipamentos que permitem executar tubules de 2,50m de dimetro a 105m de profundidade. 4.4.12.4 - Tubules com equipamentos Bade e escavao tipo Salzgitter So equipamentos que permitem a escavao de tubos de 1,5m de dimetro de 3/8 de espessura, a mais de 10m, em materiais de resistncia a compresso simples superior a 40 MPa. A desagregao do material feita com ferramentas especiais e brocas para rocha e o material desagregado trazido superfcie por air-lift. Com esses equipamentos tm sido executados tubules com profundidades superiores a 45m. 4.4.12.5 - Tubules com equipamentos PTC

56 Com esse equipamento os tubos so introduzidos no terreno por meio de vibraes e sua utilizao tem sido limitada a solos arenosos. Cravado o tubo, feita a escavao e retirada do material utilizando-se, geralmente air-lift e procede-se a concretagem com tremonha. Com ferramentas especiais pode ser feito o alargamento da base. Na ponte construda sobre o Rio So Francisco, ligando as cidades Propri e Colgio foi utilizado esse tipo de equipamento, parcialmente, tendo sido cravados os tubos a partir de certa profundidade com auxlio de equipamento Delmag, realizando em seguida a escavao com air-lift e prosseguindo-a com auxlio de lama bentontica at a rocha quando aps a troca da broca de perfurao, conseguiu-se penetrando 2m a 4m no interior da rocha. Com esse processo foram atingidas profundidades de at 65m. A concretagem foi feita por meio de tremonha. 4.4.12.6 - Tubules Pneumticos Chamados tambm tubules a ar comprimido, consistem basicamente em tubules revestidos, sendo a escavao feita em geral, manualmente e a gua mantida afastada da rea dos trabalhos por meio de ar comprimido. Para manter o tubulo durante as operaes sem gua necessrio aplicar uma presso de ar (p) capaz de contrabalanar o peso da coluna de gua (h), isto e: p h

a .

Os tubos de revestimento so de concreto ou metlicos. A seqncia de execuo de um tubulo pneumtico a seguinte: - Concreta-se inicialmente no local um tubo cujos dimetros externo e interno so funo de carga que se pretende aplicar no tubulo. O dimetro externo (D) varivel de um mnimo de 1,2m (excepcionalmente 1,10m) a um mximo de 2,0m a 2,4m. Internamente o tubo tem um trecho com o dimetro d e uma parte de 2m de altura que a cmara de trabalho com dimetro interno varivel de 1,0m para o dimetro externo de 1,2 at 1,60 para o de 2,0m, ver a figura abaixo.

57 A armao bsica desse elemento a transversal para resistir aos esforos de compresso do ar, enquanto que a longitudinal de distribuio. Aps a concretagem do primeiro elemento, retira-se a forma, em geral no dia seguinte, e escava-se por dentro do tubo que desce pelo peso prprio. Chegando ao nvel do solo, concreta-se um novo trecho de tubo sobre o primeiro e escava-se novamente retirando o solo, ainda a cu aberto. As operaes acima prosseguem at atingir o nvel de gua e continuam bombeando diretamente enquanto isso possvel e com segurana. No sendo mais possvel o bombeamento ou quando o terreno devido suas caractersticas impede o prosseguimento dos servios a cu aberto, fixa-se uma campnula de chapa de ao sobre o tubo atravs de parafusos j chumbados no concreto, usando-se ainda uma junta de vedao e injeta-se ar comprimido at que a presso interna equilibre a coluna de gua. A campnula provida de sistema de comportas e tampes que permite a entrada e sada dos operrios e material, sem que a presso interna seja alterada, o que possibilita o prosseguimento das escavaes. Continuando as escavaes o tubo desce pelo peso prprio, sendo as vezes, necessrio descomprimir para facilitar a sua descida.

Na figura a seguir est indicada esquematicamente uma campnula, cujo funcionamento o seguinte: Fecham-se as portas 2 e 3 injeta-se ar por B com presso suficiente para expulsar a gua do interior do tubulo.

58 Os operrios entram por 1 e fecha-se as portas 1 e 4 injetando em seguida, em estgios, ar por A. Quando a presso no interior da campnula igual a presso do ar no tubulo, a porta 2 desce pelo seu peso prprio, dando condies aos operrios de prosseguirem as escavaes. Os materiais provenientes da escavao so levados at a campnula por meio de guincho e mantida a porta 5 fechada, colocados no cachimbo de sada dos materiais abrindo 4. Em seguida, fecha-se 4, e atravs de cdigo de batidas avisa-se as pessoas do exterior aberta a portinhola 5, donde o solo escavado cai por gravidade para fora da campnula.

Os trabalhos prosseguem at atingir a cota prevista onde, aps escorar ou estaiar os tubos, feito o alargamento da base e segue-se com a concretagem. O concreto lanado atravs do cachimbo de concretagem fechando a porta 3 e abrindo 6 por onde introduzido. Em seguida fecha-se 6 e abre-se 3 sendo o concreto jogado no interior do tubulo. Na fase da concretagem, os operrios ficam na parte superior aguardando que se forme uma certa altura de concreto e somente descem para adens-lo. A concretagem prossegue desse modo at uma altura capaz de resistir a subpresso hidrosttica, sendo completada a cu aberto. A execuo de tubules pneumticos limitada a presso mxima que o organismo humano pode suportar, o que no permite atingir profundidades superiores a 30m, abaixo do nvel dgua, e somente em casos excepcionais a 35m.

59 Os perigos de acidentes com tubules pneumticos, so constantes principalmente quando compresses e descompresses repentinas libertam ar em excesso no organismo, formando bolhas no sangue e nos tecidos e como o nitrognio desse ar no assimilvel nem dissolvido permanece no sangue causando o mal de ar comprimido que pode provocar at a morte. Quando as presses a serem utilizadas forem superiores a 0,15 Mpa as seguintes providncias devem ser adotadas: - equipe permanente de socorro mdico disposio; - cmara de recompresso equipada disponvel na obra; - compressores e reservatrios de ar comprimido de reserva; - renovao de ar garantida, sendo o ar injetado em condies satisfatria para o trabalho humano. Nos trabalhos com tubules pneumticos, acidentes ainda podem ocorrer devido a perdas de presso atravs do solo e repentinas subidas ou descidas dos tubos. Quando h possibilidade de perdas de presso, deve-se prever uso de injees e aplicaes superficiais de argamassa de cimento ou argila. A subida do tubo ocorre quando este metlico e deve ser impedida, ancorando ou lastreando a campnula enquanto que a descida dos tubos de concreto deve ser impedida externamente, ou internamente. Assim para evitar acidente com a compresso e principalmente a descompresso devem ser feitas lentamente. A portaria n 73 de 02/05/1959 do Ministrio do Trabalho regulamenta as condies de trabalho em ar comprimido, dando as seguintes tabelas: PRESSES

EM Mpa

TEMPO SOB

PRESSO

PERODO DE

TRABALHO

TEMPO DE DESCANSO

ENTRE PERODOS

TEMPO COM-PRESSO POR

PERODO

DESCOM-PRESSO

1 PERODO

DESCOM-PRESSO

2 PERODO

0,01 a 0,1 0,1 a 0,15 0,15 a 0,2 0,2 a 0,25 0,25 a 0,3 0,3 a 0,35 0,35 a 0,4

7h 00m 7h 00m 6h 00m 5h 00m 5h 00m 4h 00m 4h 00m

2 1 2 2 2 2 2

1 hora 1 hora 2 horas

2 horas 3 horas

3 horas 4 horas

5 minutos 5 minutos 10 minutos 10 minutos 15 minutos 15 minutos 20 minutos

5 minutos 20 minutos 20 minutos 25 minutos 30 minutos 40 minutos 40 minutos

15 minutos 20 minutos 35 minutos 35 minutos 35 minutos 40 minutos 35 minutos

5.0 - CAIXES Caixo Elemento de fundao profunda de forma prismtica, concretado na superfcie e instalado por escavao interna. Na sua instalao pode-se usar ou no ar comprimido e sua base pode ser alargada ou no. Caixes abertos; Caixes fechados; Caixes pneumticos.

60 Caixes Abertos So grandes caixes, em geral, divididos por paredes internas em forma de xadrez construdos parcialmente ou no, sobre o terreno e afundados a medida que feita a escavao por meio de Clam Shell nos diversos comportamentos. Ver figuras abaixo.

Caixes Fechados Enquanto os caixes abertos o so na sua parte superior e inferior, estes so fechados na base e usados quase que exclusivamente em obras marinhas. Esses caixes so rebocados, flutuando at o local da fundao e ali afundados. Esse foi o sistema utilizado para as fundaes do prolongamento do cais A da Base Naval de Aratu; onde aps a preparao do leito da fundao a rea foi inundada e os caixes rebocados e afundados.

61 Caixes Pneumticos ou a Ar Comprimido Esses caixes, so geralmente de concreto armado e construdos sobre uma carreira, margem da gua ou sobre flutuadores e rebocados em seguida at o local da fundao onde so submergidos. Possuem em geral uma grande cmara de trabalho a qual ligada superfcie por um ou vrios compartimentos circulares estanques, sobre os quais so fixadas as cmaras de compresso. Uma vez submergidos e fixadas as campnulas, os operrios descem para a cmara de trabalho realizando os servios de preparo da fundao das mesmas condies que nos tubules a ar comprimido.

6.0 - FUNDAES ESPECIAIS Foram includas nesse grupo, as fundaes que por sua natureza no se enquadram perfeitamente nos tipos j apresentados, apesar da maioria delas representarem casos clssicos no tendo, portanto nada de especial.

CAIXES A AR COMPRIMIDO

62 Fundaes Flutuantes So fundaes onde se procura manter o equilbrio de presses do solo, retirando um peso de terra equivalente ao peso da construo. Exemplo: Admitindo que a presso mdia transmitida por um edifcio residencial 0,01 Mpa/andar, calcular a profundidade de escavao necessria para uma fundao flutuante num terreno sem nvel dgua e de peso especfico igual a 16 KN/m3, onde se pretende construir um edifcio de 12 andares. Soluo: O peso do edifcio por m2 ser: 0,01 x 12 = 0,12 Mpa sendo a presso a uma profundidade h igual a .h devemos ter: 0,12 Mpa = 120 KN/m2 120 16 . h = 120 h -------- = 7,5m 16 Esse tipo de fundao muito limitado tendo em vista a necessidade de escavaes com escoramentos, rebaixamento do lenol dgua, custo de subsolos adicionais, sendo compatvel, somente quando o terreno resistente encontra-se a grandes profundidades (mais de 40m de profundidade, por exemplo). Fundaes Calveis No , propriamente, um tipo de fundao, mais uma soluo que tem sido utilizada para possibilitar a compensao de recalques diferenciais, ver figura abaixo.

A previso de nichos, como pode ser observado, permite a colocao de macacos que possibilitaro a compensao de recalques sempre que ultrapassarem valores considerados prejudiciais.

63 Estacas de compactao So estacas utilizadas em terrenos tipicamente arenosos com o objetivo de melhorar a sua capacidade de suporte, diferenciando-se das estacas convencionais por no suportarem diretamente as cargas aplicadas, compactando somente o terreno e tornando-o mais resistente. Com este objetivo tem sido utilizadas estacas de areia que so executadas, na maioria dos casos, cravando-se o molde metlico de revestimento nas mesmas condies de uma estaca franki normal, que em seguida recuperado enchendo-o, por etapas, com areia, ao invs de concreto, que adensada do mesmo modo que o concreto da estaca franki. Fundaes Ancoradas ou Atirantadas So fundaes utilizadas para resistir a esforos laterais (ventos, empuxos, frenagem, etc.) e levantamento (subpresso e suco), ver figura abaixo.

Fundaes sobre Aterro Compactado Consistem em remover uma certa espessura do solo local e deposit-lo ou substitu-lo por outro de melhores caractersticas, em camadas devidamente compactadas. Essa soluo tem sido freqentemente utilizada em caso de fundaes de tanques de armazenamento.

64 Fundaes sobre Solo Tratado com Produtos Qumicos Consistem em melhorar a resistncia do solo local mediante injees de produtos qumicos. Os produtos qumicos comumente utilizados so o silicato de sdio e o cloreto de clcio, que reagem conjuntamente formando um gel bastante duro e insolvel de silicato de clcio. Essa soluo tem sido utilizada, com sucesso, em solo de granulometria superior as de areia fina. Em areias finas tem se conseguido bons resultados utilizando-se resinas epoxdicas. Fundaes de Aterros Compreendem quase sempre a realizao de operaes de terraplanagem de preparao do terreno de suporte (escavaes, remoes e substituies de solos) como tambm a construo de bermas de equilbrio e, a acelerao da drenagem profunda de terrenos compressveis, por meio de estacas de areia ou outro processo. Fundaes de Barragens As fundaes de barragem envolvem operaes de terraplanagem (escavao e remoo com ou sem substituio de materiais), conjugadas com os tratamentos especiais de consolidao, vedao, impermeabilizao e drenagem do terreno de suporte, muitas vezes, o prprio embasamento rochoso (condio indispensvel em se tratando de barragens de concreto). 7.0 - CONSIDERAES GERAIS VLIDAS PARA FUNDAES PROFUNDAS Efeito de grupo Entende-se por efeito de grupo de estacas ou tubules o processo de interao das diversas estacas ou tubules que constituem uma fundao ou parte de uma fundao, ao transmitirem ao solo as cargas que lhes so aplicadas. Esta interao acarreta uma superposio de tenses, de tal sorte que o recalque do grupo de estacas ou tubules para a mesma carga por estaca , em geral, diferente do recalque da estaca ou tubulo isolado. O recalque admissvel da estrutura deve ser comparado ao recalque do grupo e no ao do elemento isolado da fundao. A carga admissvel de um grupo de estacas ou tubules no pode ser superior de uma sapata de mesmo contorno que o do grupo, e assente a uma profundidade acima da ponta das estacas ou tubules igual a 1/3 do comprimento de penetrao na camada suporte, como mostrado na figura abaixo, sendo a distribuio de presses calculada por um dos mtodos consagrados na Mecnica dos Solos. Em particular, deve ser feita uma verificao de recalques, que , sobretudo, importante quando houver uma camada compressvel abaixo da camada onde se assentam as estacas.

65 No caso particular de conjunto de tubules de base alargada, a verificao deve ser feita em relao a uma sapata que envolva as bases alargadas e seja apoiada na mesma cota de apoio dos tubules. Atendida a considerao acima, o espaamento mnimo entre estacas ou tubules fica condicionado apenas a razes de ordem executiva. Essas consideraes no so vlidas para blocos apoiados em fundaes profundas com elementos inclinados. Provas de carga Em estacas escavadas com injeo, obrigatrio fazer provas de carga sobre no mnimo 1% das estacas, sendo o nmero mnimo de trs provas de carga. Considera-se adequado aumentar o nmero de provas de carga para 5% do nmero das estacas com carga de trabalho entre 600 KN e 1000 KN e 10%, caso se ultrapasse este valor. Para efeito de verificao da capacidade de carga compresso, vlido o ensaio a trao, executado de acordo com a NBR-12131 e interpretado por este mtodo para o ensaio a compresso. Em obras com mais de 100 estacas para cargas de trabalho acima de 300 KN, recomenda-se a execuo de pelo menos uma prova de carga, de preferncia em uma estaca instrumentada Seqncia executiva de estacas Quando as estacas fazem parte de grupos, devem-se considerar os efeitos desta execuo