5.1 Introdução
Conforme apresentado no Capítulo 1 da apostila, as fundações profundas são divididas em distintos grupos: estacas (cravadas, escavadas e injetadas), tubulões (a céu aberto e ar comprimido) e caixões. Cada grupo apresenta conceitos diferentes, metodologias próprias de execução e dimensionamento e são recomendados para casos específicos.
As estacas, como sabido, perfazem o grupo mais comum na prática de engenharia. Nelas encontram-se as mais variadas formas de projetar e executar uma fundação profunda. Como conseqüência, são as soluções que atendem a grande maioria dos casos de obras, quer seja no Brasil ou mesmo no exterior.
5.2 Peculiaridades dos diferentes tipos de fundações profundas
A NBR 6122/96 apresenta uma série de comentários sobre os diferentes tipos de fundações profundas. Desde características gerais, processo executivo, desempenho esperado, entre outros.
A ABEF – Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia lançou em 2004 a 3a edição do Manual de Especificações de Produtos e Procedimentos ABEF. Este manual estabelece parâmetros adequados para os serviços e produtos apresentados, constituindo importante material de referência para as empresas do setor e projetistas de fundações.
Por fim, a Editora PINI lançou em 1998 a 2a edição do livro Fundações: Teoria e Prática que, em seus capítulos 8 e 9 trata do dimensionamento e execução de estacas, respectivamente. Trata-se de uma coletânea de diversos assuntos, escrita por diferentes profissionais de engenharia.
A seguir é apresentada uma breve descrição dos diferentes tipos de fundações profundas. Mais detalhes, sugere-se a consulta das referências apresentadas anteriormente.
5.2.1
Estacas de madeira
As estacas de madeira devem ter diâmetros na ponta e no topo maiores que 15 cm e 25 cm, respectivamente. A reta que une os centros das seções da ponta e do topo deve estar integralmente dentro da estaca (não haver curvas). Sugere-se que o topo das estacas seja convenientemente protegido, para não sofrerem danos durante a cravação. Ocorrendo algum tipo de danos na cabeça da estaca, a parte afetada deve ser cortada.
As estacas de madeiras devem ter seus topos (cota de arrasamento) permanentemente abaixo do nível d’água. Em obras provisórias ou quando as estacas recebem tratamento de eficácia comprovada, esta exigência pode
ela apodrece por ação de fungos aeróbios que se desenvolvem no ambiente água-ar.
Para “garantir” a durabilidade da estaca quando ocorre variação do nível d’água, costuma-se fazer o tratamento da madeira com sais tóxicos à base de zinco, cobre, mercúrio, etc. Entretanto, tem-se observado que esses sais se dissolvem na água com o decorrer do tempo. Por isso, tem-se tentado o tratamento com o creosoto (substância proveniente da destilação do carvão ou do asfalto), que se tem mostrado mais eficiente.
A literatura brasileira recomenda: 30 kg de creosoto por m3 de madeira tratada, para estacas cravadas no mar e 15 kg/m3 quando em terra.
A carga admissível das estacas de madeira, do ponto de vista estrutural, depende do diâmetro da seção média da estaca, bem como do tipo de madeira empregada. No Brasil, a madeira mais empregada é o eucalipto, principalmente em obras provisórias. Em obras definitivas tem-se usado as denominadas madeiras de lei: peroba, aroeira, moçaranduba, ipê, entre outras. Apesar destas considerações, costuma-se adotar como ordem de grandeza os valores apresentados na Tabela 5.1.
Tabela 5.1 – Cargas admissíveis normalmente usadas em estacas de madeira (ALONSO, 1996).
DIÁMETRO (cm) CARGA (kN) 20 150 25 200 30 300 35 400 40 500
5.2.2
Estacas metálicas ou de aço
As estacas metálicas ou de aço podem ser constituídas por perfis laminados ou soldados, simples ou múltiplos, tubos de chapa dobrada (seção circular, quadrada ou retangular), tubos sem costura e trilhos.
Devem ser retilíneas e devem resistir à corrosão pela própria natureza do aço ou por tratamento adequado. Quando inteiramente enterradas em terreno natural, independente da situação do lençol freático, as estacas de aço dispensam tratamento especial. Havendo, porém, trecho desenterrado ou mesmo em aterro com materiais capazes de atacar o aço, é obrigatória a proteção deste trecho com um encamisamento de concreto ou outro recurso adequado (por exemplo: pintura, proteção catódica, etc.).
Para cravação das estacas metálicas deve-se usar uma relação entre peso do pilão e o peso da estaca maior possível, sempre superior a 0,5, tampouco martelo com peso inferior a 10 kN (1tf). No caso de perfis metálicos, o uso de martelos de peso elevado pode provocar cravação excessiva.
As estacas metálicas podem ser cravadas em terrenos resistentes, sem o risco de provocar o levantamento de estacas vizinhas, mesmo com grande densidade de estacas, nem risco de quebras. Também no caso de existir subsolos que se estendem até a divisa do terreno, as mesmas podem ser uma solução vantajosa.
A NBR 6122/96 exige que nas estacas metálicas enterradas se desconte uma espessura de 1,5 mm de toda sua superfície em contato com o solo, resultando numa área útil menor do que a área real do perfil (Figura 5.1).
Figura 5.1 – Área útil de estacas metálicas.
A carga máxima, do ponto de vista estrutural, é obtida multiplicando-se a área útil pela tensão admissível (fyk/2), onde fyk é a tensão característica de ruptura do aço. A Tabela 5.2 apresenta essa carga para alguns perfis e trilhos fabricado pela Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), com fyk = 102 MPa. No caso de trilhos velhos, os mesmos só deverão ser utilizados como estacas quando a redução de peso não ultrapassar 20% do teórico e nenhuma seção tenha área inferior a 40% da área original do trilho.
Tabela 5.2 – Cargas admissíveis normalmente usadas em estacas de madeira (ALONSO, 1996).
TIPO DE PERFIL DENOMINAÇÃO ÁREA (cm2) PESO (N/m) CARGA (kN)
H (6” x 6”) 47,3 371 400 I (8”x 4”) 34,8 272 300 I (10” x 45/8”) 48,1 377 400 Perfis laminados C.S.N. I (12” x 51/4”) 77,3 606 700 TR 25 31,4 246,5 250 TR 32 40,9 320,5 350 TR 37 47,3 371,1 400 TR 45 56,8 446,5 450 TR 50 64,2 503,5 550 Trilhos C.S.N. TR 57 72,6 569,0 600
5.2.3
Estacas pré-moldadas de concreto
As estacas pré-moldadas podem ser de concreto armado ou protendido, vibrado ou centrifugado, e concretadas em formas horizontais ou verticais. Devem ser executadas com concreto adequado, além de serem submetidas à cura necessária para que possuam resistência compatível com os esforços decorrentes do transporte, manuseio, instalação e a eventuais solos agressivos.
A cravação de estacas pré-moldadas de concreto pode ser feita por percussão, prensagem ou vibração. A escolha do equipamento deve ser feita de acordo como tipo e dimensão da estaca, características do solo e peculiaridades do local. Em terrenos resistentes, a cravação pode ser auxiliada com jato d’água ou ar (processo denominado “lançagem”) ou através de perfurações.
O sistema de cravação deve ser dimensionado de modo a levar a estaca até a profundidade prevista para sua capacidade de suporte, sem danifica-la. Com esta finalidade, o uso de martelos mais pesados, com menor altura de queda, é mais eficiente do que martelos mais leves, com grande altura de queda.
1,5 mm