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Igor Pinheiro

C.E.O da Inova Civil
Ativo 17

Fundações Profundas: Tudo Que Você Precisa Saber

Você sabe qual é a melhor fundação para a sua obra? As fundações são as principais responsáveis por manter as edificações de pé, afinal, são elas que transmitem as cargas da estrutura para o solo de forma segura. 

Existem diversos tipos de fundações que atendem às diversas necessidades das construções e dos solos em questão, aqui vamos falar sobre as fundações profundas.

FUNDAÇÕES PROFUNDAS X FUNDAÇÕES RASAS

Os tipos de fundações dividem-se em fundações profundas ou rasas, apesar de o foco aqui serem as fundações profundas, é importante conhecer a diferença entre elas.

As fundações rasas são aquelas que transmitem as cargas para o solo pela base da fundação, são caracterizadas por se apoiarem sobre o solo a uma pequena profundidade, geralmente a menos de 3 metros da cota do piso, o tipo mais conhecido são as sapatas. 

Já as fundações profundas transmitem as cargas pela resistência de fuste (lateral), pela resistência de ponta (base), ou por ambas. Esse tipo de fundação deve ser assentada em profundidade superior ao dobro de suas menor dimensão em planta e no mínimo 3 metros, exceto em alguns casos especiais.

O tipo de fundação profunda mais comum são estacas, mas também podem ser tubulões ou caixões 

Estacas

Moldadas in loco

  • Estacas tipo Franki;
  • Estacas tipo Strauss;
  • Estacas tipo broca;
  • Estaca “hélice contínua”;
  • Estacas-raiz.

Estacas pré-moldadas

  • Estacas de concreto; 
  • Estacas de madeira;
  • Estacas metálicas, etc. 

Tubulões

  • Tubulões a céu aberto;
  • Tubulões a ar comprimido;

Caixões

  1. ESTACAS

As estacas são muito usadas quando existe a necessidade de atingir camadas mais resistentes do solo que estão em camadas mais profundas, normalmente, a uma profundidade maior que 3 metros. 

Elas se dividem em estacas pré-moldadas e estacas moldadas in loco.

1.2 ESTACAS PRÉ-MOLDADAS

As estacas pré-fabricadas já chegam na obra praticamente prontas de acordo com as características determinadas no projeto e são executadas através de cravação. Podem ser cravadas por percussão (golpes com martelo), prensagem (utilizando um macaco hidráulico) ou por vibração. 

As principais vantagens são a execução com maior velocidade, melhor controle de qualidade, possibilitam um canteiro de obras mais limpo e, normalmente, não enfrentam problemas devido ao lençol freático. 

As desvantagens são que elas são, geralmente, mais caras e podem ser danificadas durante a cravação, além disso, o processo de execução pode produzir ruídos e  vibrações que podem danificar edificações próximas. 

  • Estacas de concreto

As estacas de pré-moldadas de concreto podem ser de concreto armado ou protendido e sua cravação pode ser feita por percussão, prensagem ou vibração, e é indicada para diversos tipos de solo.

  • Vantagens

Elas têm boa resistência a esforços de flexão e cisalhamento e durante o seu processo de fabricação na indústria existe um controle de qualidade do concreto rigoroso. 

  • Desvantagens

O transporte até o canteiro exige cuidados especiais para evitar que as estacas sejam danificadas no percurso ( Ao chegar no canteiro antes de executar a cravação da estaca deve-se fazer uma verificação da integridade da estaca). 

O processo de cravação pode gerar muita vibração no solos, causando problemas nas regiões próximas ao local da obra.

Seu uso é contra indicado para terrenos com presença de matacões ou camadas de pedregulho, pois isso pode dificultar a cravação ou até danificar a estaca durante o processo.

A Tabela 1 apresenta algumas cargas usuais para estacas de concreto pré-moldado. 

Tabela mostra cargas usuais de trabalho para estacas pré-moldadas de concreto
Tabela 1 – Cargas usuais de trabalho para estacas pré-moldadas de concreto ( = tensão de trabalho) (Hachich et al., 1998)
  • Estacas metálicas

As estacas metálicas possuem elevada capacidade de carga e alta velocidade de execução, elas podem ser formadas por perfis laminados ou soldados, tubos de chapas dobradas e trilhos. 

Por serem metálicas, devem resistir a processos de corrosão, isso pode acontecer por características naturais do aço e terreno ou pode ser necessário um tratamento especial para proteção contra corrosão.

O método mais comum para cravação de estacas metálicas é através da percussão com pilões de queda livre ou automática. Normalmente, as vibrações geradas no solo são consideravelmente menores que as vibrações geradas na cravação de estacas de concreto. 

A principal desvantagem desse tipo de estaca é o custo um pouco mais elevado quando comparado a outras outras opções semelhantes, além de um alto risco de corrosão caso o tratamento não seja realizado corretamente. 

A Tabela 2 apresenta algumas cargas usuais para estacas metálicas. 

Tabela mostra cargas usuais de trabalho para estacas de aço cravada
Tabela 2 – Cargas usuais de trabalho para estacas de aço cravadas ( = tensão de trabalho) (Hachich et al., 1998) 
  • Estacas de madeira

O uso de estacas de madeira é muito comum em obras temporárias e quando usadas em obras permanentes precisam receber um tratamento para proteção contra o ataque de fungos e insetos. As madeiras mais utilizadas são os eucaliptos, peroba do campo, maçaranduba, aroeira, etc.

A sua cravação, geralmente, é feita com martelo de queda livre, se o terreno for composto por camadas muito resistentes à ponta da estaca deve ser protegida com ponteira de aço para evitar danos durante a cravação.

A vida útil das estacas de madeira é praticamente ilimitada quando ela fica totalmente abaixo do nível de água, mas é altamente suscetível a ataques por agentes naturais quando fica sujeita a variação do nível d’água. Além disso, o seu processo de cravação gera muitas vibrações. 

ESTACAS MOLDADAS IN LOCO

As estacas moldadas in loco são moldadas no próprio canteiro de obras feitas de concreto armado, o seu processo executivo envolve a perfuração ou escavação de furos no solo. Após a abertura do furo é executada a estaca com o lançamento do concreto dentro do furo pré-escavado. 

  • Estacas tipo Franki

A estaca franki é uma estaca de concreto de base alargada que requer a realização de um furo prévio no terreno. 

Seu processo de execução consiste em realizar um furo no solo utilizando um tubo de revestimento, que possui ponta fechada por uma bucha, e um pilão que insere o tubo no solo. 

  • PROCESSO EXECUTIVO DE UMA ESTACA FRANKI
  1. Posicionamento do tubo de revestimento e preparo da bucha a partir da inserção de brita e areia no interior do tubo seguida de compactação pelo impacto do pilão fazendo o material aderir fortemente ao tubo; 
  2. Inserção do tubo no solo  através de sucessivos golpes do pilão na bucha;
  3. Após a cravação, é feita a expulsão da bucha e iniciada a execução da base alargada. Feita através do apiloamento de camadas sucessivas de concreto quase seco; 
  4. Colocação da armadura, garantindo a sua ligação com a base alargada;
  5. Concretagem, feita com o lançamento de camadas de concreto de pequena altura a medida que o tubo de revestimento vai sendo removido; 
  6. Finalizando, a concretagem do fuste ocorre até 30 cm acima da cota de arrasamento. 
Processo executivo de uma fundação profunda estaca tipo franki
FIGURA 1 – Estaca do tipo franki
  • Estacas tipo Strauss

As estacas strauss são executadas com uma escavação prévia do terreno através de piteira com o uso de um revestimento metálico e posterior concretagem. 

São pouco usadas atualmente e seu uso não é indicado para terrenos com areias submersas, argilas muito moles ou saturadas, ou onde há presença de lençol freático. 

As principais vantagens são a leveza e facilidade do equipamento usado, possibilitando o uso em locais de difícil acesso e não grandes vibrações nas vizinhanças. 

A principal desvantagem é a baixa capacidade de carga quando comparado a outras estacas de concreto como a pré-moldada. 

  • Estacas tipo broca

As estacas tipo broca estão entre as estacas mais simples e possuem escavação realizada a trado, normalmente são empregadas em situações em que o carregamento é relativamente baixo devido às limitações do processo executivo que é mais rudimentar. 

O seu uso não é indicado o uso abaixo do nível d’água e em solos arenosos, devendo-se também evitar a sua execução em argilas moles saturadas

  • Vantagens

A sua execução é muito simples, não possui necessidade de transportar equipamentos grandes e pesados e não gera vibrações no terreno. Além disso, elas possuem um custo baixo em relação a execução da obra.

  • Desvantagens

Normalmente, a escavação e o concreto são feitos manualmente e isso pode prejudicar o controle de qualidade. Além disso, devido ao processo executivo o seu uso é restrito para apenas alguns tipos de solos. 

  • Estaca “hélice contínua”

Na estaca do tipo hélice contínua a concretagem é feita junto com a escavação que é realizada com um trado helicoidal que remove o solo à medida que vai adentrando no terreno. 

O seu uso é muito comum em grandes centros urbanos, pois não causam vibrações, porém não podem ser utilizadas em de difícil acesso devido às grandes dimensões dos equipamentos necessários. 

Esse tipo de fundação profunda é indicada para diversos tipos de solos, mas deve-se evitar solos com presença de rochas. 

  • PROCESSO EXECUTIVO DE UMA ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
  1. Perfuração:

Cravação da hélice no terreno até a cota determinada no projeto.

2. Concretagem:

Feita simultaneamente à extração da hélice do terreno. Ocorre o bombeamento do concreto pela haste de forma preenchendo completamente o espaço deixado pela hélice que é extraída do terreno.

3. Colocação da armadura

A armadura é inserida após a concretagem. Se as estacas forem de compressão, esta armadura pode ser dispensada, segundo a NBR 6122/1996.

  • Estacas-raiz

As estacas do tipo raiz conseguem atingir profundidades elevadas, superiores a 50 metros, seu diâmetro entre 80 e 500 mm e possui alta capacidade de carga, principalmente, através da resistência de fuste. 

A escavação é feita com perfuração rotativa e são usados tubos metálicos para proteger a escavação que vão sendo inseridos à medida que a escavação avança. A limpeza interna do furo é feita com jatos de água a pequena pressão ou usa-se lama bentonítica no lugar da água. 

Depois disso é inserida a armadura, é feita a concretagem e retirada do tubo.

Esse tipo de fundação não provoca muitos ruídos ou vibrações e são muito indicadas para locais de difícil acesso pois os equipamentos são de pequeno porte. 

  • PROCESSO EXECUTIVO DE ESTACA RAIZ
  1. Perfuração do terreno auxiliada por circulação de água; 
  2. Instalação da armadura: barras de aço montadas em gaiolas ou barras simples centralizadas nos furos
  3. Preenchimento do furo com argamassa: feita de baixo para cima, até que a argamassa, ou calda de cimento, extravase pela boca do tubo de revestimento; 
  4. Aplicação de golpes de ar comprimido e remoção do tubo de revestimento.
Processo executivo de estaca do tipo raiz
FIGURA 2 – Processo executivo de estaca do tipo raiz
  • CRITÉRIOS PARA ESCOLHA DO TIPO DE ESTACA 

Segundo Hachich et al., (1998), para a escolha do tipo de estaca a ser utilizada em uma determinada obra devem ser observados os seguintes aspectos: 

  • Esforços nas fundações: procurando-se distinguir nível de cargas nos pilares e outros esforços (tração e flexão). 
  • Características da obra: acesso de equipamentos em terrenos acidentados; limitação de altura para instalação do equipamento; obras muito distantes dos grandes centros, oneram o custo dos equipamentos.
  • Características de construções vizinhas: tipo e profundidade das fundações; existência de subsolos; sensibilidade a vibrações; danos já existentes. 
  • Características do subsolo: 

As argilas muito moles dificultam o processo de execução de estacas de concreto moldadas in loco. Já os solos muito resistentes são difíceis de serem atravessados por estacas pré-moldadas executadas por cravação.

Os solos com nível de água elevado também dificultam a execução de estacas de concreto moldadas in loco e solos com matacões dificultam a execução de qualquer tipo de estaca

2. TUBULÕES

Os tubulões são fundações profundas moldadas in loco que possuem alta capacidade de carga. Sua execução é realizada através da escavação e concretagem um poço com 70 cm de diâmetro mínimo e base alargada, para realizar o alargamento da base é necessário a descida de operários. Os tubulões se dividem entre tubulões a céu aberto e a ar comprimido. 

  • Tubulões a céu aberto

Os tubulões a céu aberto são indicados para uso em solos coesivos como argilas e siltes argilosos, e sempre acima do nível de água ou quando pode ser feita a drenagem sem risco de ocorrer desabamento no fuste. 

No caso do carregamento atuar apenas na direção vertical não há necessidade de armadura. Neste caso, apenas pode-se usar apenas uma ferragem de topo para a ligação do mesmo com o bloco de coroamento.

  • Tubulões a ar comprimido

O uso de tubulões a ar comprimido é muito comum para execução abaixo do nível d’água, mas evitasse usá-lo devido ao perigo de acidentes durante a execução. 

Quando não é possível fazer o bombeamento da água através de bombeamento insere-se um sistema que introduz ar comprimido, impedindo que a água flua para flua para dentro do poço.

A grande desvantagem de utilizar esse tipo de fundação é que sua execução é de alta periculosidade, exigindo equipe permanente de socorro médico à disposição da obra.

3. CAIXÕES

Os caixões são um tipo de fundação profunda em forma de prisma que é concretado na superfície e instalado por escavação interna. Os caixões podem ou não ter a base alargada e ou usar ou não ar comprimido durante o processo de execução.

REFERÊNCIAS

CAPÍTULO 4 – FUNDAÇÕES PROFUNDAS – Disponível em:  <http://www.lmsp.ufc.br/arquivos/graduacao/fundacao/apostila/04.pdf> ;

Figura 1 – Disponível em: < https://construindodecor.com.br/estaca-franki/ >;

Figura 2 – Disponível em: < http://www.geofix.com.br/servico-estaca-raiz.php#:~:text=A%20Estaca%20Raiz%20%C3%A9%20uma,em%20rocha%20ou%20em%20solo.>.

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