Critérios para Escolha de Fundações

De acordo com Rebello (2008), a escolha da solução de fundação mais adequada para transmissão dos esforços ao terreno depende de fatores técnicos e econômicos. É ideal que se tenha o conhecimento prévio das cargas a serem transferidas ao solo, do local de implantação e da sondagem de reconhecimento do terreno.

A escolha entre fundação profunda ou rasa é determinada, segundo Rebello (2008), através do SPT, estipulando uma relação N determinada através da razão entre o número de golpes e a profundidade. As fundações diretas são mais econômicas quando a relação N é maior ou igual a 8, sendo a profundidade limitada a 2 m. Para fundações profundas, inverte-se esse cenário, sendo mais econômico utilizá-las quando a relação N é inferior a 8 e a profundidade mínima de 2 m.

Segundo Albuquerque e Garcia (2020), é necessário o conhecimento da intensidade, formatos e sentidos das cargas aplicadas nas fundações, características geológicas e geotécnicas do subsolo, informações do nível do lençol freático no local, além de que se tenha conhecimento das condições do mercado no local de implantação.

A disponibilidade de materiais e de processos executivos pode ser limitada dependendo da região, o que pode acarretar em um aumento de custo significativo, a ponto e inviabilizar a utilização de certos tipos de soluções para fundações da obra.

Em geral, os locais de implantação de torres de linhas de transmissão são bem afastados de quaisquer edificações, o que indica que a vibração causada pelo cravamento de estacas não é um problema, já que não há chances de a vibração causar danos estéticos ou até estruturais às edificações vizinhas.

Em geral, a solução de fundações rasas é mais aconselhada em locais cujo perfil do terreno apresente boa competência, estando apto a receber os esforços já nas camadas mais rasas, podendo apresentar valores de NSPT ≥ 15 ou até apoiados diretamente sobre o maciço rochoso. O cenário ideal é descrito com a ausência de água dos lençóis subterrâneos, já que sua presença dificulta a execução desse tipo de fundação, podendo, entretanto, ser realizado um rebaixamento do nível com a utilização de bombas.

Um outro fator que costuma ser limitante para a adoção de fundações do tipo rasa em estruturas convencionais é a relação direta que ocorre entre a ordem de grandeza da carga e a área necessária da base da fundação. Para cargas elevadas de compressão, a área das sapatas torna-se muito elevada, podendo causar sobreposição de áreas entre elementos muito próximos ou até mesmo inviabilizar a obra devido à quantidade de material necessária para sua execução.

Segundo Milititsky (2019), sem sombra de dúvidas as condições do subsolo são preponderantes na escolha das fundações. A existência de camadas de solos com características expansivas ou colapsíveis em pequenas profundidades, assim como solos cársticos com grande possibilidade de vazios em maiores profundidades, podem acarretar em problemas graves para os elementos estruturais e para a obra como um todo.

Além disso, Albuquerque e Garcia (2020) trazem a reflexão quanto ao tempo desprendido para a execução dos elementos de fundação, que varia de acordo com o método executivo adotado. Devido ao custo de mobilização dos equipamentos, busca-se sempre o menor tempo possível de mobilização e utilização destes equipamentos para a execução das fundações.

Milititsky (2019) afirma também sobre a necessidade de analisar a durabilidade dos materiais a serem empregados nas fundações, que podem variar de acordo com a agressividade do meio e o tempo de utilização da estrutura projetada.

Devem ser observados o consumo mínimo de cimento, fck do concreto, cobrimento de armaduras e proteção de soldas e elementos metálicos.

2.6.2.1 Sapatas

A utilização das sapatas, segundo Milititsky (2019), é a solução mais cogitada como solução de fundação, podendo ser de concreto armado moldado in loco ou até mesmo de elementos de concreto pré-fabricado, conforme exibido na Figura 23 e Figura 24. O baixo custo, a possibilidade de execução sem utilização de equipamentos especializados, com elevada velocidade e sua facilidade construtiva contribuem para que seja escolhida como elemento preferencial de fundação.

Um ponto importante relatado por Milititsky (2019) é quanto à possibilidade de inspeção e execução de testes no solo da cava que suportará os esforços provenientes das torres, já que em outros tipos de fundação, tal verificação não é possível. Outro ponto é referente à importância do correto reaterro da cava com a energia de compactação correta, que deve ser fiscalizado rigorosamente durante a execução.

Chaves (2004) relata que a utilização das sapatas é indicada para solos que apresentam boa resistência em pequenas profundidades, geralmente com cota de assentamento de 2 a 4m. É importante frisar que deve ser verificada a profundidade do nível d’água no terreno, sendo indicado que a cota de assentamento se encontre acima deste nível. O autor também relata que deve ser feito um estudo para garantir que o solo abaixo da cota de assentamento não apresente características de grande compressibilidade.

Figura 23 - Sapata para mastro central de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

Figura 24 - Sapata para pés de torres autoportantes FONTE: Acervo Autor

2.6.2.2 Tubulões

A utilização de tubulões, segundo Milititsky (2019), apresenta uma maior facilidade construtiva no aspecto de não necessitar da realização do reaterro compactado, conforme exibido na Figura 25, Figura 26, e Figura 27.

Segundo Chaves (2004), os tubulões são indicados para solos que apresentem camadas com baixa compressibilidade, resistência moderada e com tensões admissíveis razoáveis em grandes profundidades.

O autor indica também que o custo de construção é baixo principalmente devido ao volume de escavação ser considerado baixo, não sendo necessário o reaterro e não necessitando de grande recomposição de vegetação na superfície do terreno.

Executivamente, é indicado que sua cota de assentamento da base esteja acima da cota do nível d´água no terreno. Caso isso não seja possível, deve-se utilizar

de técnicas de rebaixamento de lençol freático para a execução da escavação e imediata concretagem.

Os tubulões podem também, além de ter suas bases assentadas diretamente sobre o maciço rochoso, ser do tipo sem base alargada, que podem ser embutidos no maciço rochoso através da escavação.

Figura 25 - Tubulão para fixação de estais de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

Figura 26 - Tubulão para pés de torres autoportantes FONTE: Acervo Autor

Figura 27 - Tubulão para mastro central de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

2.6.2.3 Grelhas metálicas

Segundo Milititsky (2019), as grelhas metálicas são vantajosas pela sua simplicidade construtiva, que utiliza perfis metálicos para a transferência das cargas da torre para o solo, conforme exibido na Figura 28, Figura 29 e Figura 30. Da mesma forma que as sapatas, necessitam de reaterro da cava, porém, devido à possibilidade de corrosão dos perfis metálicos, devem ser tomadas ações de proteção contra corrosão, sendo obrigatório o uso de peças galvanizadas.

Já Chaves (2004) relata que esse tipo de fundação não é indicado para terrenos cuja escavação não permita ser do tipo vertical, e nem que haja incidência do nível do lençol freático. Neste caso, podem ser utilizadas em conjunto com blocos de concreto, proporcionando uma proteção extra contra a corrosão, desde que o bloco apresente uma superfície pouco porosa.

Já foram muito utilizadas antigamente devido à sua grande praticidade, porém caiu em desuso, sendo apenas empregadas em situações emergenciais para permitir a instalação rápida de uma torre provisória que por sua vez permite a realização de reparos na estrutura ou nas fundações da torre permanente.

Figura 28 - Grelhas metálicas para pés de torres autoportantes FONTE: Revista da Estrutura de Aço, CBCA, 2014

Figura 29 - Grelha metálica para mastro central de torres estaiadas FONTE: Coluna Consultoria e Treinamentos

Figura 30 - Placa/Grelha para fixação de estais de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

2.6.2.4 Blocos de concreto e tirantes

Chaves (2004) indica que a utilização dos blocos é majoritária em fundações normais, com pequenas cargas de compressão, na maioria das vezes centrada no eixo. O autor indica que a utilização dessa solução não é muito utilizada no Brasil, entretanto pode servir para situações especiais para proporcionar maior resistência ao arrancamento.

Assim como as sapatas e grelhas, é necessário o reaterro compactado da cava sobre o bloco. Podem ser executados também em conjunto com as estacas ou tubulões, sendo responsáveis pela redistribuição das tensões geradas pelas cargas da torre para o fuste, conforme exibido na Figura 32 e Figura 31.

Figura 31 - Viga L pré moldada para fixação de estais de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

Figura 32 - Bloco de concreto para fixação de estais de torres estaiada FONTE: Acervo Autor

É possível também sua aplicação em pequenas profundidades com o afloramento de rocha sã e pouco fraturada a partir de sua ancoragem. Uma vantagem desse método é a ausência de escavação a fogo do maciço, sendo necessária somente a remoção da camada se solo residual sobre a rocha e uma limpeza e escarificação da superfície da rocha, conforme exibido na Figura 33, Figura 34, Figura 35 e Figura 36.

Figura 33 - Blocos atirantados em rocha para pés de torres autoportantes FONTE: Acerto Autor

Figura 34 - Blocos atirantados em rocha para mastro central de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

Figura 35 - Blocos atirantados em rocha para fixação de estais de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

Figura 36 - Tirantes chumbados em rocha para fixação de estais de torres estaiadas FONTE: Acervo Autor

2.6.2.5 Estacas

Segundo Milititsky (2019), a adoção de estacas como elementos de fundações profundas é dada quando se identificam perfis do terreno pouco adequados para o uso de soluções rasas. São utilizadas estacas dos tipos escavadas, hélice contínua monitorada, pré-moldadas de concreto, metálicas e estacas raiz.

O uso de estacas metálicas em perfis I ou H, cravadas no solo não apresenta vantagens suficientes para sua preferência, já que pode ser necessário muito desprendimento de energia para sua cravação através de camadas que apresentam boa resistência, além da necessidade de solda entre elementos, que aumenta consideravelmente seu prazo executivo.

O autor relata que as estacas metálicas helicoidais têm um uso bastante amplo em outros países, e é muito limitada na prática brasileira. A principal vantagem desse tipo de estaca, segundo Milititsky, é sua grande facilidade construtiva, já que é executada através da introdução por rotação, realizada por equipamento mecanizado leve.

A utilização de estacas hélice contínua é muito conveniente, já que apresenta uma velocidade de execução elevada. Em contrapartida, a utilização de grandes volumes de concreto e o posicionamento da armadura no furo após a concretagem são pontos que o autor indica como pontos desfavoráveis da técnica.

A possibilidade de transmissão de cargas elevadas ao terreno, somada à viabilidade executiva em níveis abaixo do lençol freático tonam as estacas como um dos elementos mais favoráveis como solução de fundação das torres. A utilização de equipamento especializado, possibilitando que sejam executados elementos verticais ou inclinados para transmissão de esforços oblíquos também é um fator decisivo na aplicação desse tipo de fundação, conforme exibido na Figura 37.

Na execução de um grupo de estacas, é concebido um bloco de transição para coroamento e redistribuição das tensões provenientes das torres. Chaves (2004) indica que se houver necessidade, pode ser realizado o atirantamento do bloco de coroamento no maciço rochoso, a fim de aumentar significativamente a resistência ao arrancamento do grupo.

Entretanto, Chaves (2004) retoma a observação quanto a atenção que deve ser tomada frente às dificuldades das condições de acesso dos equipamentos de cravação escavação ou injeção sob pressão.

Figura 37 - Estacas para pés de torres autoportantes FONTE: Chaves, 2004