Definição

Chama-se fundação a parte de uma estrutura que transmite ao terreno subjacente a carga da obra.

Clicando na figura, pode-se visualizar e revisar os elementos que constituem uma edificação. Clique novamente na figura ampliada pra retornar ao texto.

Exame do terreno

Muitas vezes o aspecto de um solo leva o técnico a considera-lo firme. No entanto, um exame mais cuidadoso pode mostrar tratar-se de solo altamente compressível, exigindo consolidação prévia. Este exame denomina-se sondagem e tem por finalidade verificar a natureza do solo, a espessura das diversas camadas, a profundidade e a extensão da camada mais resistente que deverá receber as cargas da construção, e determinar o tipo da estrutura de fundação a ser especificada. Para efeito prático na construção, a Mecânica dos Solos divide os materiais que ocorrem na superfície da crosta terrestre em:

a) Rochas - solos rochosos (rochas em decomposição ou sã);
b) Solos Arenosos/Siltuosos - com propriedade de compacidade (grau de compacidade);
c) Solos Argilosos - com propriedade de consistência (limite de consistência).

Antes de se decidir pelo tipo de fundação em um terreno, é essencial que o profissional adote os seguintes procedimentos:

a) visitar o local da obra, detectando a eventual existência de alagados, afloramento de rochas etc.;
b) visitar obras em andamento nas proximidades, verificando as soluções adotadas;
c) fazer sondagem a trado (broca) com diâmetro de 2" ou 4", recolhendo amostras das camadas do solo até atingir a camada resistente;
d) mandar fazer sondagem geotécnica.

Clicando na figura, pode-se visualizar uma planta de locação de furos de sondagem. Clique novamente na figura ampliada pra retornar ao texto.
Clique no quadro (Q) e visualize um laudo técnico de sondagem.

Equipamentos de sondagem

Dependendo do tipo solo, a sondagem deverá utilizar o melhor processo que forneça indicações precisas, sem deixar margem de dúvida para interpretação e que permitam resultados conclusivos, indicando claramente a solução a adotar.
A sondagem mais executada em solos penetráveis é a sondagem geotécnica a percussão, de simples reconhecimento, executada com a cravação de um barrilete amostrador, peça tubular metálica robusta, oca, de ponta bizelada, que penetrando no solo, retira amostras seqüentes, que são analisadas visualmente e em laboratório para a classificação do solo e determina o SPT (Standart Penetration Test), que é o registro da somatória do número de golpes para vencer os dois últimos terços de cada metro, para a penetração de 15 cm. Nas próximas figuras são mostrados um esquema do equipamento de sondagem geotécnica de percussão, a planta de locação dos furos e um laudo de sondagem.

Clicando na figura, pode-se visualizar um esquema de um equipamento de sondagem.

Para a sondagem em solos impenetráveis são utilizados equipamentos de perfuração rotativa, que permitem a obtenção de amostras (ou testemunhos) para os conseqüentes ensaios de laboratório, fornecendo indicações valiosas sobre a natureza e a estrutura do maciço rochoso, utilizando amostradores de aço, com parte cortante de diamante, carbureto de tungstênio ou aço especial, que retiram amostras com diâmetro designados por EX (7/8"), AX (11/8"), BX (1 5/8") e NX (2 1/8").

Princípios gerais da aptidão de suporte de um solo resistente

A resistência (sustentação) de um solo destinado a suportar uma construção é definida pela carga unitária (expressa em kgf/ cm2 ou Mpa), sob a qual, praticamente, o assente deixa de aumentar. Os solos apresentam resistências por limite de carga que podem suportar, sem comprometer a estabilidade de construção. O grau de resistência indica qual tipo de fundação é mais adequada, como o exemplo mostrado no esquema na próxima figura.

a) Se os solos A=B=C têm características iguais de resistência, é possível implantar a fundação em A;
b) Se só A é resistente, deve-se apoiar fundações de estruturas leves, cuja carga limite deve ser determinada por análise de recalque;
c) Se A é solo fraco e B é resistente, a fundação é do tipo profunda, atendendo-se para a carga limite em função da resistência de C;
d) Se A=B são solos fracos e C é resistente, o apoio da fundação deverá ser em C.

Na figura é mostrado o detalhe de um ensaio prático de campo para determinação da tensão admissível do solo.

Ensaio prático para a determinação de tensão admissível do solo pelo método simples

Exemplo: Um pilão de 20 Kg que tem diâmetro de 15 cm, cai 10 vezes de uma altura de 0,50 m e penetra no solo 5 cm. Qual é a resistência do terreno?

S= p R² = 3,14x 7,5² =176,70 cm²
s = 20/10 x 176,7 [(10x 0,5 / 0,05) + (10+1/2)] = 1,192 ou
s = 1,2 kg/cm²

Obs: O solo classifica-se como arenoso.

Na figura é mostrado a formulação do ensaio.

Especificação para fundações rasas ou diretas

A fundações do tipo rasa ou direta é executada quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial numa profundidade que pode variar de 1,0 a 3,0 metros. Nesse caso, pode-se executar alicerces ou sistemas de sapatas interligadas por vigamentos, levando em conta os seguintes cuidados na execução:

a) executar o escoramento adequado na escavação das valas com profundidades maiores que 1,5 m, quando o solo for instável;
b) consolidar o fundo da vala, com a regularização e compactação do material;
c) executar o lastro de concreto magro, para melhor distribuir as cargas quando se tratar de alicerces de alvenaria de tijolos ou pedras, ou proteger o concreto estrutural, quando se tratar de sapatas;
d) determinar um sistema de drenagem para viabilizar a execução, quando houver necessidade;
e) utilizar sistema de ponteiras drenantes (Well Points), conforme mostrado na próxima figura, dispostas na periferia da escavação com espaçamento de 1,0 a 3,0 m, interligadas por meio de tubo coletor a um conjunto de bombas centrífugas, que realizam o rebaixamento do lençol freático em solos saturados e arenosos;
f) determinar um processo de impermeabilização da alvenaria acima do soco, para não permitir a permeabilidade da umidade por capilaridade.

Veja na figura um Sistema de rebaixamento de lençol freático.

Especificações para fundações profundas

Quando o solo resistente se encontra em profundidades superiores a 3,0 metros, podendo chegar a 20,0 m ou mais é recomendado executar fundações do tipo profunda, cujo dimensionamento e especificação são determinadas pelas características das cargas e do solo analisado, constituída de peça estrutural do tipo haste (ou fuste) que resistem predominantemente esforços axiais de compressão.

Considerações sobre o dimensionamento de fundações

No processo de dimensionamento de fundações o estudo compreende preliminarmente duas partes essencialmente distintas:

a) Estudo do solo, por meio da sondagem, com a aplicação do estudo da Mecânica dos Solos e Rochas;
b) Cálculo das cargas atuantes sobre a fundação, com a aplicação do estudo da análise das estruturas.

Com esses dados, passa-se à escolha do tipo de fundação, tendo-se ainda presente que:

a) as cargas da estrutura devem ser transmitidas às camadas de solo capazes de suporta-las sem ruptura;
b) as deformações das camadas de solo subjacentes às fundações devem ser compatíveis com as da estrutura;
c) a execução das fundações não deve causar danos as estruturas vizinhas;
d) ao lado do aspecto técnico, a escolha do tipo de fundação deve atender ao aspecto econômico;
e) finalmente, segue-se o dimensionamento e detalhamento, estudando-se a fundação como elemento estrutural.

Fundações diretas

São aquelas estruturas executadas em valas rasas, com profundidade máxima de 3,0 metros, ou as que repousam diretamente sobre solo firme e aflorado, como por exemplo: rochas, moledos (rochas em decomposição), arenitos, piçaras compactas etc., caracterizadas por alicerces e sapatas.

Classificação das fundações

Veja no quadro as tipologias mais comuns das estruturas de embasamento levando em consideração a forma de execução, implantação, equipamento necessário e as vantagens e desvantagens de sua utilização.

Fundações rasas - Alicerces

Os alicerces são estruturas executadas pelo assentamento de pedras ou tijolos maciços recozidos, em valas de pouca profundidade (entre 0,50 a 1,20 m), e largura variando conforme a carga das paredes.

Veja na figura dois tipos de alicerces.

Fundações rasas - Sapatas

As sapatas são estruturas de concreto armado, de pequena altura em relação as dimensões da base. São estruturas "semiflexíveis" e, ao contrário dos alicerces que trabalham a compressão simples, as sapatas trabalham a flexão.

Veja na Figura 1 um exemplo usual de estrutura com sapata.

Quanto a forma, elas são usualmente de base quadrada, retangular, circular ou poligonal.

Veja ba figura 2 as formas das seções das sapatas.

Fundações indiretas ou profundas

São aquelas em que o peso da construção é transmitido ao solo firme por meio de um fuste. Estas estruturas de transmissão podem ser estacas ou tubulões.

Na figura pode-se ver os elementos componentes de um sistema de estaqueamento.

Fundação isolada

A fundação do tipo isolada é a que suporta apenas a carga de um pilar, podendo ser um bloco (em concreto simples ou ciclópico, com grande altura em relação a base) ou uma sapata (em concreto armado, de pequena altura em relação a base).

Fundação contínua

Os alicerces na generalidade dos casos são executados de forma contínua, sob a linha de paredes de uma edificação, utilizando-se:

a) Sistema de alvenaria de tijolos maciços, em bloco simples ou escalonado;
b) Sistema de pedras argamassadas sobre lastro de concreto simples;
c) Sistema de alvenaria sobre lajes de concreto armado ( sistema misto);
d) Sistema em concreto ciclópico.

Veja na figura dois exemplos de fundações contínuas.

Sapatas combinadas

As sapatas são estruturas que podem ser executadas de forma isolada, associadas ou combinadas, contínuas sob pilares ou muros.

Veja nas figuras alguns dos tipos de sapatas e alicerces.

Radier

O radier é um sistema de fundação que reúne num só elemento de transmissão de carga, um conjunto de pilares. Consiste em uma placa contínua em toda a área da construção com o objetivo de distribuir a carga em toda superfície. Seu uso é indicado para solos fracos e cuja espessura da camada é profunda. Podem ser executados dois sistemas de radier: sistema constituído por laje de concreto (sistema flexível) e sistema de laje e vigas de concreto (sistema rígido).

Veja na figura dois tipos de radiers.

Estacas

As estacas são peças estruturais alongadas, de formato cilíndrico ou prismático, que são cravadas (pré-fabricadas) ou confeccionadas no canteiro (in loco), com as seguintes finalidades:

a) transmissão de cargas a camadas profundas do terreno;
b) contenção dos empuxos de terras ou de água (estaca prancha);
c) compactação de terrenos. As estacas recebem, da obra que suportam, esforços axiais de compressão.

A estes esforços elas resistem, seja pela atrito das paredes laterais da estaca contra o solo, seja pelas reações exercidas pelo solo resistente sobre a ponta da peça. Conforme a estaca resista apenas pelo atrito lateral ou pela ponta, ela se denomina, respectivamente, estaca flutuante ou estaca carregada de ponta.

Tipos de estacas quanto a resistência do terreno

A figura 1 ilustra definições dadas no quadro anterior, em relação ao modo de trabalhar das estacas:

a) a capacidade resistente da estaca se compõe de duas parcelas: atrito lateral e de ponta;
b) a estaca é carregada na ponta, trabalhando pois como pilar;
c) ela resiste pelo atrito lateral: é a estaca flutuante;
d) a estaca atravessa um terreno que se adensa sob seu peso próprio, ou sob a ação de uma camada de aterro sobrejacente, produzindo o fenômeno do atrito negativo, isto é, o solo em vez de se opor ao afundamento da estaca, contrariamente, vai pesar sobre ela favorecendo assim a sua penetração no solo.

Quanto a posição, as estacas podem ser verticais e inclinadas e quanto aos esforços a que ficam sujeitas, classificam-se em estacas de compressão, tração e flexão, conforme exemplo da figura 2.

Estacas de madeira

As estacas de madeiras devem ser de madeira dura, resistente, em peças retas, roliças e descascadas. O diâmetro da seção pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5 a 8 metros, geralmente limitado a 12 metros com emendas. No caso da necessidade de comprimentos maiores as emendas deverão ser providenciadas com talas de chapas metálicas e parafusos, devidamente dimensionados. Durante a cravação, as cabeças das estacas devem ser protegidas por um anel cilíndrico de aço, destinado a evitar seu rompimento sob os golpes do pilão, assim como é recomendável o emprego de uma ponteira metálica, a fim de facilitar a penetração e proteger a madeira.A vida útil de uma estaca de madeira é praticamente ilimitada, quando mantida permanentemente sob lençol freático (água). Caso esteja sujeita a variação de umidade apodrecerá rapidamente. De qualquer maneira a estaca deve receber tratamento de preservação para evitar o apodrecimento precoce e contra ataques de insetos xilófagos. As madeiras mais utilizadas são: eucaliptos, peroba do campo, maçaranduba, arueira etc.

Empiricamente, pode-se calcular o diâmetro mínimo de uma estaca de madeira em função do seu comprimento, usando a seguinte fórmula que aparece na figura.

A carga admissível depende das dimensões da estaca e da natureza das camadas atravessadas no terreno, como ordem de grandeza, exemplifica-se no quadro.

Estacas Brocas

Estas estacas são executadas por uma ferramenta simples denominada broca (trado de concha ou helicoidal - um tipo de saca rolha), que pode atingir até 6 metros de profundidade, com diâmetro variando entre 15 a 25 cm, sendo aceitáveis para pequenas cargas, ou seja, de 50 kN a 100 kN (kilo Newton). Recomenda-se que sejam executadas estacas somente acima do nível do lençol freático, para evitar o risco de estrangulamento do fuste. Devido ao esforço de escavação exigido são necessárias duas pessoas para o trabalho.

O espaçamento entre as estacas brocas numa edificação não pode ultrapassar 4 metros e devem ser colocadas nas interseções das paredes e de forma eqüidistante ao longo das paredes desde que menor ou igual ao espaçamento máximo permitido.

Na figura pode-se ver um exemplo da distribuição das estacas brocas numa edificação de pequeno porte.

Roteiro para execução de estacas brocas

a) Escavação ou perfuração: utilizando trado manual (tipo concha ou helicoidal), usando de água para facilitar a perfuração;
b) Preparação: depois de atingir a profundidade máxima, promover o apiloamento do fundo, executando um pequeno bulbo com pedra britada 2 ou 3, com um pilão metálico;
c) Concretagem: Preencher todo o furo com concreto (traço 1x3x4), promovendo o adequado adensamento, tomando cuidados especiais para não contaminar o concreto (utilizar uma chapa de compensado com furo para o lançamento do concreto para proteger a boca do furo);
d) Colocação das esperas: fazer o acabamento na cota de arrasamento desejada, fixando os arranques para os baldrames.

Estacas, blocos e baldrames

As estacas brocas podem ser agrupadas duas a duas, dependendo da carga a ser distribuída, e executando-se pequenos blocos de concreto armado, como mostra a figura 1.

De qualquer forma, as estacas brocas deverão ser solidarizadas por meio das vigas baldrames, evitando deixar estacas isoladas sem amarração com as vigas.

Na figura 2 são apresentadas algumas sugestões de seções para as vigas baldrames mais utilizadas na prática de pequenas construções.

Estacão

om uso crescente na construção civil em função de sua rapidez, o estacão (uma derivação das estacas brocas) tem o processo de perfuração executado por meio de escavadeiras hidráulicas equipadas com trados de diâmetro de 25 cm. Todos os cuidados relativos às estacas brocas devem ser observados na execução do estacão, principalmente no que diz respeito a integridade da estaca na fase de concretagem.

Estacas Strauss

Estas estacas abrangem a faixa de carga compreendida entre 200 e 800 kN, com diâmetro variando entre 25 e 40 cm. Uma estaca do tipo strauss com diâmetro de 25 cm pode suportar até 20 toneladas, de 32 cm até 30 t e de 38 cm chega a suportar 40 t. A execução requer um equipamento constituído de um tripé de madeira ou de aço, um guincho acoplado a um motor (combustão ou elétrico), uma sonda de percussão munida de válvula em sua extremidade inferior, para a retirada de terra, um soquete com aproximadamente 300 kg, tubulação de aço com elementos de 2 a 3 metros de comprimento, rosqueáveis entre si, um guincho manual para retirada da tubulação, além de roldanas, cabos de aço e ferramentas.

A estaca strauss apresenta vantagem de leveza e simplicidade do equipamento que emprega, o que possibilita a sua utilização em locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes, com o pé direito reduzido. Outra vantagem operacional é de o processo não causa vibrações que poderiam provocar danos nas edificações vizinhas ou instalações que se encontrem em situação relativamente precária.

Como característica principal, o sistema de execução usa revestimento metálico recuperável, de ponta aberta, para permitir a escavação do solo, podendo ser em solo seco ou abaixo do nível d'água, executando-se estacas em concreto simples ou armado.

Processo executivo das estacas strauss

a) centraliza-se o soquete com o piquete de locação, perfura-se com o soquete a profundidade de 1,0 m, furo este que servirá para a introdução do primeiro tubo, que é dentado na extremidade inferior (chamado de coroa), cravando-o no solo;
b) a seguir é substituída pela sonda de percussão, que por meio de golpes, captura e retira o solo;
c) quando a coroa estiver toda cravada é rosqueado o tubo seguinte e assim sucessivamente até atingir a camada de solo resistente, providenciando sempre a limpeza da lama e da água acumulada dentro do tubo;
d) substituindo-se a sonda pelo soquete, é lançado no tubo, em quantidade suficiente para ter-se uma coluna de 1,0 m, o concreto meio seco;
e) sem tirar a tubulação, apiloa-se o concreto formando um bulbo e na seqüência executa-se o fuste lançando-se o concreto sucessivamente em camadas apiloadas, retirando-se a tubulação na seqüência da operação;
f) a concretagem é feita até um pouco acima da cota de arrasamento da estaca, deixando-se um excesso para o corte da cabeça da estaca.

Estacas Simplex

Neste tipo de estaca a descida do tubo é feita por cravação e não por perfuração como é feita na estaca strauss. Este tubo é espesso e provido de uma ponteira metálica (recuperável) ou elemento pré-moldado de concreto (perdido na concretagem), para impedir a entrada de solo no interior do tubo.

Durante a descida do tubo, utilizamos um pequeno peso, servindo de sonda, que fica suspenso dentro do molde por uma roldana presa ao topo do mesmo. Desta maneira, temos um modo de verificar, se a ponteira de concreto permanece intacta, durante a cravação.

Alcançada a profundidade desejada, enche-se o tubo até o topo com concreto plástico e, por um movimento lento, mas contínuo, arranca-se de uma só vez o tubo inteiro e a ponteira metálica.

Veja na figura os passos para a execução de estacas simplex.

Estacas Franki

Estas estacas abrangem a faixa de carga de 500 a 1700 kN e seu progresso executivo que consiste na cravação de um tubo com ponta fechada e execução de base alargada, causando muita vibração, podendo provocar danos nas construções vizinhas.

Na execução, crava-se o tubo no solo, logo a seguir se derrama uma quantidade de concreto quase seco, apiloado por meio de um pesado maço, de modo a formar um tampão, para impedir a entrada d'água e solo no interior do tubo, que é arrastado e obrigado a penetrar no terreno.

Alcançado a profundidade desejada, imobiliza-se o tubo e com percussões energéticas destaca-se o tampão, o qual junto com uma carga de concreto é apiloado no terreno para a formação do bulbo.

Logo após lançam-se novas quantidades de concreto que se apiloam ao mesmo tempo em que se efetua a retirada parcial do tubo, elevando de 20 a 30 cm de cada vez.

Ao contrário das estacas pré-moldadas, estas estacas são recomendadas para o caso de a camada resistente encontra-se a profundidade variáveis. Também no caso de terrenos com pedregulhos ou pequenos matacões relativamente dispersos, pode-se utilizar esse tipo de estacas. A forma rugosa do fuste garante boa aderência ao solo (resistência por atrito). Havendo a ocorrência de camada de argila rija poderá haver deslocamento da estaca já concretada por compressão lateral. Nesse caso a solução é atravessar a camada de argila usando trado para evitar impactos.

Estacas Tipo Raiz

São estacas moldadas in loco perfuradas com circulação de água ou método rotativo ou rotativo-percursivo em diâmetros variando de 130 a 450 mm e executadas com injeção de argamassa ou calda de cimento sob baixa pressão.

No caso de estacas raiz perfuradas exclusivamente em solos, a perfuração é revestida com tubo metálico recuperável para garantir a integridade do fuste. Se ocorrer perfuração em trecho de rocha (passagem de matacões ou engastamento em rochas sãs), isso se dará pelo processo rotativo-percursivo sem a necessidade de revestimento metálico.

A estaca raiz é indicada para reforços de fundação, complementação de obras (ampliações), locais de difícil acesso e em obras onde é necessário ultrapassar camadas rochosas, fundações de obras com vizinhança sensível a vibrações ou poluição sonora, ou ainda, para obras de contenções de taludes.

Processo executivo das estacas tipo raiz:

Dependendo do equipamento utilizado as estacas podem ser executadas em ângulos diferentes da vertical (0° a 90°). O equipamento perfuratriz é equipado com sistema de rotação e avanço do revestimento metálico provisório ou por máquinas a roto-percussão com martelo acionados a ar comprimido. São equipamentos relativamente pequenos e robustos que possibilitam a operação em locais com espaços restritos, no interior de construções existentes e locais subterrâneos.

Existem ainda equipamentos autônomos sobre trator de esteiras, acionados por motor diesel para sua locomoção e para funcionamento do sistema hidráulico.
Completada a perfuração com revestimento total do furo, é colocada a armadura necessária, procedendo-se a seguir a concretagem do fuste com a correspondente retirada do tubo de revestimento. A armadura pode ter a seção de aço modificada ao longo do fuste, em função do diagrama de atrito lateral.

A concretagem é executada de baixo para cima, aplicando-se regularmente uma pressão rigorosamente controlada e variável, em função da natureza do terreno. Normalmente, esta pressão varia de 0 a 0,4 Mpa (4,0 kgf/cm2). A argamassa de cimento e areia (podendo utilizar cimento de alta resistência inicial quando houver a possibilidade de fuga da nata de cimento) com resistência mínima de 18 Mpa.

a) perfuração com utilização de circulação d'água e revestida do furo;
b) perfuração executada até a profundidade necessária, cota de ponta da estaca;
c) colocação da armação após limpeza final do interior do tubo;
d) introdução de argamassa de cimento e areia, sob pressão baixa;
e) retirada do tubo de revestimento e aplicações parciais de ar comprimido.

Estacas pré-moldadas de concreto armado

As estacas de concreto são indicadas para transpor camadas extensas de solo mole e em terrenos onde o plano de fundação se encontra a uma profundidade homogênea, sem restrição ao seu uso abaixo do lençol freático.

As estacas podem ser de concreto centrifugado ou receber protensão e exigem controle tecnológico na sua fabricação.

A principal desvantagem é a relacionadas ao transporte, que exige cuidado redobrado no manuseio e verificação de sua integridade momentos antes da sua cravação.

Estacas metálicas

As estacas metálicas são particularmente indicadas pela sua grande capacidades de suporte de cargas e em terrenos onde a profundidade do plano de fundação é muito variável, sem problemas quanto ao transporte e manuseio, permitindo aproveitamento de peças cortadas e a combinação de perfis, desde que devidamente soldados.

A principal vantagem é a rapidez na cravação, podendo ser utilizadas em solos duros e a desvantagem particular é a dificuldade em avaliar a nega.

Estacas Mega ou prensada

Este tipo de estacas é indicado para recuperação de estruturas que sofreram algum tipo de recalque ou dano ou para reforço de embasamento nos casos em que se deseje aumentar a carga sobre a fundação existente. Na sua execução é usado pessoal e equipamento especializados e utilizam módulos de estacas pré-moldados sendo sua cravação conseguida por reação da estrutura existente.

Os elementos constituem de uma ponta que pode ser em aço ou, mais freqüente, de concreto pré-moldado e por módulos extensores em formato de tubo, ou seja oco por dentro, com encaixes, de modo que fiquem bem travados. A solidarização é conseguida, após atingir a nega (por reação), colocando-se a armadura e concretando-se na parte oca da estaca, deixando esperas. Por fim é conveniente executar um bloco de coroamento logo acima de um travesseiro, para solidarizar a estrutura a ser reforçada com a estaca prensada colocada.

Bate-estacas por gravidade

São os mais utilizados e de funcionamento mais simples, constituído de uma massa metálica (pilão ou martelo) que içado por meio de guinchos, cabos e uma torre ou tripé, é deixado cair de uma altura determinada, cravando a estaca com golpes sucessivos. Embora de custo relativamente acessível, tem como principal desvantagem sua lentidão, pois não consegue ser manobrado facilmente.

Bate-estacas de simples ou duplo efeito

Em geral, funcionam a vapor ou a ar comprimido, proporcionando uma cravação mais rápida pois além da gravidade recebem um adicional de pressão no martelo. Embora muito eficientes estão caindo em desuso. A estrutura da torre, a movimentação e a operação são muito semelhantes ao bate-estaca comum de gravidade. Os de simples efeito, apenas recebem pressão no martelo de baixo para cima para elevar o martelo e a cravação se dá por gravidade. Os de duplo efeito, além da pressão de levantamento ocorre uma pressão adicional no momento da queda do martelo, somando-se o efeito da gravidade e da pressão adicional na cravação.

Bate-estacas de vibração

São equipamento que dispensam o uso de torres, tripés e guias, necessitando apenas de um guindaste para fazer o acoplamento nas estacas. As vantagens são a extrema rapidez e a versatilidade de operação e movimentação em canteiros com pouco espaço. A cravação se dá por oscilação de massas excêntricas acionados por eletricidade, motor diesel ou ar comprimido.

Capacidade de carga das estacas

A determinação da resistência de estacas cravadas pode ser feita por meio da aplicação de fórmulas empíricas que relacionam a resistência da estaca com a penetração média ocorrida na última série de batidas do bate-estaca. Já para estacas moldadas in loco o ideal é realizar provas de carga de conformidade com a norma técnica. A prova de carga também é necessária nas obras de maior vulto, pois poderão indicar a possibilidade da redução dos coeficientes de segurança adotados e com isso auferir menos custo de execução dentro de uma garantia máxima de qualidade.

Estacas de contenção

São estruturas de embasamento executadas em caráter preventivo contra desmoronamentos provocados, principalmente pela ação da água, por sobrecarga e/ou vibração de equipamentos próximos a trabalhos de abertura de valas, poços, escavação etc. Essas estruturas podem ser provisórias, ou seja, que são retiradas depois de cumprirem com o objetivo estabelecido ou definitivas, que são incorporadas à obra fazendo parte da estrutura de sustentação ou como elemento de contenção definitivo.

Outro aspecto importante a considerar é a proteção aos edifícios vizinhos e aos logradouros públicos (calçadas e ruas) próximos a local onde será necessário escavar. Além das obras de contenção, eventualmente, é prudente contratar seguros para as instalações ameaçadas. O mais importante é nunca iniciar uma obra sem ter absoluto controle sobre as conseqüências das escavações.

Tipos de escoramentos

A escolha do tipo mais adequado (método de execução e material) a ser usado vai depender dos fatores envolvidos, tais como: a altura do talude (escavação), a consistência do terreno, a ocorrência de chuvas, a proximidade das edificações no entorno da obra, o espaço disponível para operar equipamentos, dos prazos e custos etc.

No quadro estão colocados os diversos tipos de escoramentos encontrados na área da construção civil urbana.

Bermas

Outro tipo de proteção de taludes escavados quando não é viável a utilização de escoramento é a execução de patamares horizontais intercalados nos taludes inclinados chamados de bermas. Esse recurso é muito utilizado em obras rodoviárias, mas pode ser empregado em obras urbanas. O cuidado a ser adotado na execução das bermas e taludes livres é a com o adequado destino das águas superficiais ou que afloram nos taludes por meio de canaletas e coletores (drenagem) e a proteção por meio de plantio de grama ou vegetação apropriada.

Outros tipos de escoramento

Veja nas figuras outros tipos de escoramentos para uso em contenções e escavações de valas.

Paredes diafragma

São paredes de contenção verticais executadas em argamassa ou concreto simples ou armado podendo ainda servir de suporte de cargas e como camada de impermeabilização. As paredes executadas com mistura de argila e cimento são diafragmas flexíveis e as executadas em concreto são diafragmas rígidos. Embora tecnicamente simples, o processo utiliza pessoal, equipamentos e materiais especializados. A escavação é feita por uma escavadeira de esteira equipada com Clamshell ou um trado batilon. Para impedir o desabamento das paredes da escavação é utilizado uma suspensão estabilizadora aquosa de argila bentonita, conhecida por lama bentonita, que ficará protegendo contra desabamentos até a concretagem.

A figura 1 mostra o processo construtivo da parede diafragma, sendo que na 1ª etapa é feita a escavação, conforme mostra a figura 2 e na 2ª etapa são colocados os tubos para as juntas das extremidades.

Tirantes ancorados

Com a finalidade de contenção de taludes, o uso de estacas combinado com tirantes protendidos é uma ótima solução para executar cortes e aterros em zonas de difícil estabilidade. Em geral os tirantes são constituídos de fios, barras ou cordoalhas de aço firmemente ancorados num maciço profundo. Posteriormente, caso o atirantamento seja definitivo é feita a protensão e a injeção com tratamento contra corrosão. A perfuração é feita com equipamento pneumático e o processo executivo depende da proteção que se deseja garantir.

Veja na figura um esquema com os elementos de um tirante.

No quadro, veja o roteiro para a execução de um tirante.

Tirantes

eja nas figuras outros tipos de tirantes e a indicação de uso para obras de contenção.

Estabilização de taludes com estacas

Outra finalidade que pode ser atribuída as estacas é a possibilidade de se promover a estabilização de taludes com inclinação positiva. As estacas são cravadas, preferencialmente, ou moldadas in loco nas encostas na zona de ruptura do terreno, podendo ainda constituir cortinas ou receber tirantes.

Compactação do solo

As estacas podem servir também com vantagens sobre outros métodos para a compactação do terreno. Ao ser cravada, a superfície da estaca comprime o terreno e pode fazer com um terreno antes pouco resistente venha a adquirir grau de compacidade adequado para receber cargas.

A figura mostra uma comparação entre três métodos de compactação.

Escolha da fundação

Nos quadros a seguir, são apresentados as informações que poderão ser úteis na escolha mais adequada da solução em termos de fundação para as obras de engenharia.

De qualquer modo, é sempre importante lembrar que a escolha definitiva deve levar em conta o levantamento geológico realizado por técnicos especializados.

Tubulões

Tubulões são indicados onde são necessárias fundações com alta capacidade de cargas (superiores a 500 kN) podendo ser executados acima do nível do lençol freático (escavação a céu aberto) ou até abaixo do nível de água (ambientes submersos), nos casos em que é possível bombear a água ou utilizar ar comprimido.

Tubulão encamisado escavado a céu aberto

Este tipo de tubulão é o de execução mais simples e consiste na escavação manual de um poço com diâmetro variando de 0,70 a 1,20 metro, cujo emprego fica restrito a solos coesivos e acima de nível d'água. Na medida em que vai sendo escavado o tubo de concreto pré-moldado ou metálico vai descendo até a cota necessária, tem sua base alargada em forma de tronco de cone circular ou elíptico, sendo então totalmente preenchido de concreto simples ou armado.

No sistema chamado Chicago, a escavação é feita em etapas, manualmente, com pá, cortadeira e picareta, em profundidades que podem variar de 0,50 m para argilas moles até 2,00 m para argilas duras. As paredes são escoradas com pranchas verticais, ajustadas por meio de anéis de aço, escavando-se novas camadas, sucessivamente até atingir o solo resistente (cota de assentamento) onde é executado o alargamento da base (cebola) e após a liberação, preenche-se totalmente o poço com concreto.

Num outro sistema, chamado Gow, indicados para solos não coesivos, são usados cilindros telescópicos de aço, cravados por percussão, que revestem o poço escavado a pá e picareta. Atingida a cota desejada, faz-se o alargamento da base e, juntamente com a concretagem procede-se a retirada dos tubos.

Tubulão encamisado a ar comprimido

Quando a especificação para a execução do tubulão exige cotas de assentamento abaixo do lençol freático ou submersos a indicação é para a utilização de tubulões executados sob pressão hiperbárica a fim de expulsar a água e permitir a escavação manual ou com o uso de marteletes e até explosivos, se for o caso. Durante a fase de concretagem, também há necessidade de se manter a pressurização que é feita com os seguintes equipamentos: compressor de ar para fornecimento do ar comprimido, campânula (eclusa) ou câmara de equilíbrio de pressão, conjuntos de anéis de chapas de aço, anéis de concreto (tubos de concreto apropriados para tubulões), escada tipo marinheiro, guincho e baldes, marteletes a ar comprimido e ferramentas diversas.

Por se trará de trabalho especial sob pressão hiperbárica em ambiente considerado insalubre com alto risco de vida para os trabalhadores, só pode ser realizada por empresa registrada com pessoal especializado, usando técnicas e equipamentos especiais. O Ministério do Trabalho regulamenta as atividades sob condições hiperbáricas por meio do Anexo 6 da Norma Regulamentadora NR-15.

As figuras mostram esquemas executivos de um tubulão..