UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CINCIAS EXATAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVILREA DE GEOTECNIA E ENGENHARIA DE FUNDAES

Disciplina: FUNDAES

Cdigo: 101134

Professor: Erinaldo Hilrio Cavalcante

Notas de Aula

FUNDAES PROFUNDAS Captulo 6 TiposAracaju, maio de 2005

NDICE 1.0 2.0 2.1 3.0 4.0 4.1 4.2 5.0 5.1 6.0 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 6.3.5 6.3.6 6.3.7 6.4 6.4.1 6.4.2 Introduo Classificao das Fundaes Profundas Fundaes Mistas Escolha do Tipo de Fundao Classificao das Estacas De acordo com o Material Empregado De acordo com o Mtodo de Execuo Comentrios Sobre Problemas de Execuo de Fundaes Fundaes de Pontes e Viadutos Tipos de Estacas Quanto ao Material Estacas de Madeira Estacas Metlicas Principais vantagens das estacas metlicas sobre as demais Principais desvantagens Cravao Estacas de Concreto Estacas Premoldadas de Concreto Estacas Premoldadas de Concreto Protendido Estacas de Concreto Moldadas no Solo Estacas Escavadas Estacas Tipo Hlice Contnua Estacas Prensadas Estacas de Compactao (Melhoramento de Solos) Tubules Tubulo a Cu Aberto Tubulo sob Ar Comprimido 127 127 128 128 128 128 129 130 130 132 132 134 134 135 136 136 137 141 142 151 160 168 170 174 176 176 177 178 179 180

6.4.2.1 Fuste escavado mecanicamente 6.4.2.2 Fuste escavado manualmente 7.0 8.0 Questionrio Bibliografia Consultada

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1.0 Definio Fundaes Profundas so aquelas cujo mecanismo de ruptura de base no atinge a superfcie do terreno. A NBR 6122 (1996) considera fundao profunda aquela cuja base est implantada a mais de duas vezes sua menor dimenso, e a pelo menos 3 m de profundidade, projetada para transmitir a carga ao terreno pela base (resistncia de ponta), pelo fuste (resistncia de atrito lateral) ou por uma combinao das duas. As fundaes profundas dividem-se em trs categorias: estacas, tubules e caixes. 2.0 Classificao das Fundaes Profundas i) Estaca: elemento estrutural de fundao profunda, esbelto, que colocado no solo por

processo de cravao, prensagem, vibrao ou por escavao, ou de forma mista (dois ou mais processos), tm a finalidade de transmitir cargas ao mesmo, seja pela resistncia sob sua extremidade inferior (ponta), seja pela superfcie lateral ao longo do fuste (atrito/adeso lateral). ii) Tubulo: elemento de fundao profunda de forma cilndrica, em que, pelo menos na

sua fase final de execuo, h a descida de operrio. iii) Caixo: elemento de fundao profunda de forma prismtica, concretado na superfcie e

instalado por escavao interna. As Figuras 6.1 e 6.2 mostram os principais tipos de fundaes profundas.

Figura 6.1: (a) estaca metlicas; (b) pr-moldadas de concreto vibrado; (c) pr-moldada de concreto cnetrifugado; (d) tipo Franki e Strauss; (e) tipo raiz; (f) escavadas; (g) tubulo a cu aberto, sem revestimento; (h) tubulo, com revestimento de concreto e (i) tubulo, com revestimento de ao.

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2.1 Fundao Mista aquela formada pela conjugao do elemento estrutural de uma fundao superficial e o de uma fundao profunda. So exemplos desse tipo de fundao as estacas T, as estapatas, o radier sobre estacas e o radier sobre tubules.

Figura 6.2 Estacas mistas: a) estaca associada sapata (estaca T); b) estaca abaixo de sapata (estapata); c) radier sobre estacas; d) radier sobre tubules.

3.0 Escolha do Tipo de Fundao bom ressaltar que cada obra tem suas peculiaridades. Portanto, para cada projeto deve ser feita uma anlise de maneira individual. Como orientao geral, a deciso quanto ao tipo de fundao escolher num projeto deve passar pelo julgamento de dois importantes parmetros: i) ii) o menor custo (com qualidade e segurana) o menor prazo de execuo

4.0 Classificao das Estacas 4.1 De acordo com o Material Empregado As estacas podem ser de: (i) (ii) (iii) (iv) Madeira. Ao. Concreto. Mistas. 128

4.2 De acordo com o Mtodo de Execuo A execuo de estacas uma atividade especializada da Engenharia, e o projetista precisa conhecer as firmas executoras e seus servios disponveis em cada localidade, para projetar fundaes dentro das linhas de trabalho dessas firmas. As estacas podem ser instaladas no solo empregando-se os seguintes processos:Percusso (mtodo mais comum)

cravao

Prensagem (comum em reforo de fundaes) Aparafusamento (de pouco uso no Brasil) No suportada (sem escoramento) Suportada por lama bentontica Suportada por encamisamento

escavao misto

Parcialmente escavado (fase inicial) e parcialmente cravado

A Tabela 6.1 apresenta uma classificao dos tipos mais comuns de estacas, abordando os efeitos do mtodo executivo no grau deslocamento lateral e vertical do solo provocado durante sua instalao.

Tabela 6.1 Classificao dos principais tipos de estacas de acordo com o mtodo executivo.

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Terzaghi & Peck (1967) apresentaram o clssico agrupamento das estacas em trs categorias: i) Estacas de atrito em solos granulares muito permeveis: indicadas para solos granulares muito permeveis, onde a maior parcela da carga transferida ao solo se d pelo atrito lateral. Pelo fato de sua instalao ser feita por cravao, muito prximas umas das outras, reduzindo a porosidade e a compressibilidade do solo, elas so usualmente chamadas de estacas de compactao. ii) Estacas de atrito em solos finos de baixa permeabilidade: semelhante ao caso (i), a transferncia de carga se d pelo atrito lateral, todavia, o seu processo executivo no provoca a compactao do solo. So chamadas estacas flutuantes. iii) Estacas de ponta: so aquelas que transferem a carga a uma camada de solo resistente (camada suporte) situada a uma profundidade considervel abaixo da base da estrutura. Neste caso, a parcela do atrito ao longo do fuste tende a zero.

5.0 Comentrios Sobre Problemas de Execuo de Fundaes Algumas vezes o engenheiro de fundaes pode se deparar com problemas durante a fase de execuo de estacas ou outro tipo de fundao, em funo das condies topogrficas locais. A seguir destacado um dos problemas que podero ser encontrados na prtica da execuo de estacas: 5.1 Fundaes de Pontes e Viadutos Os viadutos so obras-de-arte construdos em ambiente urbano que no transpe rios ou outras massas de gua, no apresentam problemas de fundao que diferem de outras obras em terra, exceto dos esforos que so transmitidos s fundaes. As pontes geralmente tm parte de sua extenso cruzando massas dgua, o que apresenta problemas especiais de execuo de suas fundaes. Um dos primeiros aspectos a considerar na escolha da fundao de uma ponte a eroso. O projetista dever dispor de informaes sobre: i) ii) iii) regime do rio (nveis mximos e mnimos) velocidades mximas do escoamento histria de comportamento de fundaes de outras pontes nas proximidades. 130

Alm disso, o engenheiro deve consultar um gelogo de engenharia. Estes aspectos freqentemente impem a elaborao do projeto em fundaes profundas, uma vez que a soluo em fundao superficial afastada por conta da possibilidade do solapamento de sua base. Outro aspecto importante a considerar o tipo de acesso ponte (ver Figura 6.3). Observe que na Figura 6.3, o primeiro tipo a ponte (a) tem extremos em balano e o aterro de acesso tem saia em talude. Ou outro tipo, mostrado no lado direito da figura (b), o que adota encontros, nos quais se apiam as extremidades da ponte. Na ocorrncia de argila mole na regio de acessos, as fundaes sero naturalmente em estacas, as quais sero sujeitas ao efeito Tchebotarioff1, que ser mais severo no caso de encontros. Outro destaque dever ser dado ao mtodo executivo, que poder restringir as opes de fundao, em funo da disponibilidade de equipamentos e de mo de obra local. Dessa forma, dispondo-se da locao dos pilares da ponte, passa-se a estudar, juntamente com a capacidade estrutural dos elementos de fundao para transmitir os esforos da estrutura ao solo, o processo executivo de tais elementos. A Figura 4 mostra algumas destas maneiras em funo da situao topogrfica local. Quando os pilares esto prximos das margens possvel se utilizar bate-estacas convencionais sobre plataformas provisrias de madeira (ver Figura 6.4a) ou bate-estacas que atuam suspensos por lana de guindastes (ver Figura 6.4b). No caso de pilares distantes das margens do rio, a execuo das fundaes pode ser executada atravs de flutuantes (ver Figuras 6.4c,e), conforme o modelo empregado na construo da ponte Aracaju-Barra dos Coqueiros SE, ou plataformas auto-elevatrias (ver Figura 6.4d). Estes modelos de plataformas tambm podem ser empregados na execuo de tubules2.

Figura 6.3 Problemas com fundaes em estacas prximas aos aterros de acesso de pontes.

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Deformao lateral da estaca causada pelo desenvolvimento de elevadas tenses horizontais do macio. Os tubules a ar comprimido continuam sendo a soluo de fundao de pontes mais empregada no Brasil.

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Figura 6.4 Possveis solues para execuo de fundaes de pontes.

Figura 6.4e Plataforma montada pra execuo das fundaes (estaces) da ponte Aracaju-Barra dos Coqueiros SE.

6.0 Tipos de Estacas Quanto ao Material 6.1 Estacas de Madeira So confeccionadas com troncos de rvores, retilneos, preparados nas extremidades (topo e ponta) para a cravao e limpos na superfcie lateral (Figura 6.5). Quando so usadas em obras permanentes, passam por um processo de tratamento com preservativos. So estacas empregadas no Brasil praticamente para obras provisrias. So tipos de estacas de uso atualmente bastante restrito no pas, em razo das questes de natureza ambiental. H um forte controle do IBAMA quanto explorao de madeira no pas, embora permanea ainda a prtica ilegal de comercializao de madeira na regio Norte. 132

Figura 6.5 Estacas de madeira (a) sem e (b) com reforo da ponta (ponteira).

Principais vantagens: i) ii) durao ilimitada quando submersas facilidade de manuseio, corte, preparao para cravao e aps a cravao.

Desvantagem marcante: se submetidas a alternncia de secura e umidade, se deterioram rapidamente. Sobre a deteriorao das estacas de madeira, so as seguintes as causas: i) ii) iii) apodrecimento pela presena de vegetais, cogumelos ou fungos ataque de trmitas ou cupins (menos freqentemente) ataques por brocas marinhas, entre as quais crustceos e moluscos

A Tabela 6.2, com dados da norma alem (DIN 4026), apresenta as relaes entre o comprimento e o dimetro de estacas de madeira. A Tabela 6.3, com dados da mesma norma, mostra a ordem de grandeza das cargas admissveis para servir de orientao na elaborao de projetos, vlida para estacas de madeira com comprimento mnimo de 5m, implantada em areia compacta ou argila rija ao longo de uma espessura suficiente.Tabela 6.2 Relao entre o comprimento e o dimetro das estacas de madeira (DIN 4026).

Comprimento da estaca, L (m)