Guias de Arame e Estacas de Concreto: Tipos, Funcionamento e Instalação, Manuais, Projetos, Pesquisas de Topografia

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FUNDAÇÕES

SUMÁRIO

• 1. Introdução
• 2. Investigação do subsolo
• 3. Tipos de fundações
• 3.1. Blocos e alicerces
• 3.2. Sapatas
• 3.2.1. Sapatas isoladas
• 3.2.2. Sapatas corridas
• 3.2.3. Sapatas associadas
• 3.2.4. Sapatas alavancadas
• 3.3. Radiers
• 3.4. Tubulões
• 3.4.1. Tubulões a céu aberto
• 3.4.2. Tubulões com ar comprimido
• 3.5. Estacas de madeira
• 3.6. Estacas metálicas
• 3.7. Estacas pré-moldadas de concreto
• 3.7.1. Estacas mega
• 3.8. Brocas
• 3.9. Estacas strauss
• 3.10. Estacas franki
• 3.11. Estacas raiz
• 3.12. Estacas escavadas e barretes

 Determinação da espessura das camadas e avaliação da orientação dos planos que as separam;  Informação do nível do lençol freático. Estes dados obtidos através de sondagem retratam as características e propriedades do subsolo e, depois de avaliados e minuciosamente estudados, servem de base técnica para a escolha do tipo de fundação da edificação que melhor se adapte ao terreno.

3. TIPOS DE FUNDAÇÕES

As fundações se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo onde ela se apoia. Fundações diretas são aquelas que transferem as cargas para camadas de solo capazes de suportá-las, sem deformar-se exageradamente. Esta transmissão é feita através da base do elemento estrutural da fundação, considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferência das cargas. As fundações diretas podem ser subdivididas em rasas e profundas. A fundação rasa se caracteriza quando a camada de suporte está próxima à superfície do solo (profundidade até 2,5 m), ou quando a cota de apoio é inferior à largura do elemento da fundação. Por outro lado, a fundação é considerada profunda se suas dimensões ultrapassam todos os limites acima mencionados. Fundações indiretas são aquelas que transferem as cargas por efeito de atrito lateral do elemento com o solo e por efeito de ponta. As fundações indiretas são todas profundas, devido às dimensões das peças estruturais. A Tabela 1 apresenta uma classificação com os vários tipos de fundação.

Tabela 1: Tipos de Fundações

3.1. BLOCOS E ALICERCES

Este tipo de fundação é utilizado quando há atuação de pequenas cargas, como por exemplo um sobrado. Os blocos são elementos estruturais de grande rigidez, ligados por vigas denominadas “baldrames”, que suportam predominantemente esforços de compressão simples provenientes das cargas dos pilares. Os eventuais esforços de tração são absorvidos pelo próprio material do bloco. Podem ser de concreto simples (não armado), alvenarias de tijolos comuns (Figura 1) ou mesmo de pedra de mão (argamassada ou não). Geralmente, usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do Figura 1: Bloco em alvenaria de tijolos solo está entre 0,5 e 1,0 m de profundidade. Os alicerces, também denominados de blocos corridos, são utilizados na construção de pequenas residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes, podendo ser de concreto, alvenaria ou de pedra (Figura 2).

Figura 3: Execução do alicerce em declive CONTROLE DE EXECUÇÃO  Locação do centro dos blocos e das linhas das paredes;  Cota do fundo da vala;  Limpeza da vala.

3.2. SAPATAS

Ao contrário dos blocos, as sapatas não trabalham apenas à compressão simples, mas também à flexão, devendo neste caso serem executadas incluindo material resistente à tração.

3.2.1. SAPATAS ISOLADAS

São aquelas que transmitem para o solo, através de sua base, a carga de uma coluna (pilar) ou um conjunto de colunas. A Figura 4 apresenta alguns tipos de sapatas isoladas.

Figura 4: Sapatas isoladas Para construção de uma sapata isolada, são executadas as seguintes etapas:

1. Fôrma para o rodapé, com folga de 5 cm para execução do concreto “magro”;
2. Posicionamento das fôrmas, de acordo com a marcação executada no gabarito de locação;
3. Preparo da superfície de apoio;
4. Colocação da armadura;
5. Posicionamento do pilar em relação à caixa com as armações;
6. Colocação das guias de arame, para acompanhamento da declividade das superfícies do concreto;
7. Concretagem: a base poderá ser vibrada normalmente, porém para o concreto inclinado deverá ser feita uma vibração manual, isto é, sem o uso do vibrador. Obs.: a etapa 3 compreende a limpeza do fundo da vala de materiais soltos, lama, o apiloamento com soquete ou sapo mecânico e a execução do concreto “magro”, que é um lastro de concreto com pouco cimento, com função de regularizar a superfície de apoio e não permitir a saída da água do concreto da sapata, além de isolar a armadura do solo. A vala deve ser executada com pelo menos 10 cm de folga a mais da largura da sapata para permitir o trabalho dos operários dentro dela.

(c) (d) Figura 5: Sapata corrida: (a), (b), (c) cortes esquemáticos; (d) detalhe da impermeabilização Para construção de uma sapata corrida, com embasamento em alvenaria, são executadas as seguintes etapas:

1. Escavação;
2. Colocação de um lastro de concreto magro de 5 a 10 cm de espessura;
3. Posicionamento das fôrmas, quando o solo assim o exigir;
4. Colocação das armaduras;
5. Concretagem;
6. Cinta de concreto armado: sua finalidade é a maior distribuição das cargas, evitando também deslocamentos indesejáveis, pelo travamento que confere à fundação; muitas vezes, é usado o próprio tijolo como fôrma lateral;
7. Camada impermeabilizante: sua função é evitar a subida da umidade por capilaridade para a alvenaria de elevação; sua execução deve evitar descontinuidades que poderão comprometer seu funcionamento e nunca devem

ser feitas nos cantos ou nas junções das paredes; esta camada deverá ser executada com argamassa com adição de impermeabilizante e deverá se estender pelo menos 10 cm para revestimento da alvenaria de embasamento; para evitar retrações prejudiciais, deverá receber uma cura apropriada (água, sacos de cimento molhados, etc.), sendo depois pintada com emulsão asfáltica em duas demãos, uma após a secagem completa da outra.

3.2.3. SAPATAS ASSOCIADAS

Um projeto econômico deve ser feito com o maior número possível de sapatas isoladas. No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham, deve-se executar uma sapata associada. A viga que une os dois pilares denomina- se viga de rigidez (Figura 6), e tem a função de permitir que a sapata trabalhe com tensão constante. Figura 6: Sapatas associadas

3.2.4. SAPATAS ALAVANCADAS

No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar, cria-se

conferir uma alta rigidez, o que muitas vezes evita grandes recalques diferenciais. Uma outra vantagem é que a sua execução cria uma plataforma de trabalho para os serviços posteriores; porém, em contrapartida, impõe a execução precoce de todos os serviços enterrados na área do radier (instalações sanitárias, etc.). CONTROLE DE EXECUÇÃO Figura 8: Radier  Locação dos eixos dos pilares;  Cota do fundo da escavação;  Nivelamento do fundo da escavação;  Colocação dos componentes das instalações e passagens, enterrados.

3.4. TUBULÕES

Tubulões são elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro. De acordo com o método de sua escavação, os tubulões se classificam em:

3.4.1. TUBULÕES A CÉU ABERTO

Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água (Figura 3.9). Quando há tendência de desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria de tijolo, tubo de

concreto ou tubo de aço. O fuste é escavado até a cota desejada, a base é alargada e posteriormente enche-se de concreto (BRITO,1987). Figura 3.9: Tubulão a céu aberto O processo de execução da fundação deve seguir as seguintes etapas:

1. A partir do gabarito, faz-se a marcação do eixo da peça utilizando um piquete de madeira. Depois, com um arame e um prego, marca-se no terreno a circunferência que delimita o tubulão, cujo diâmetro mínimo é de 70cm.
2. Inicia-se a escavação do poço até a cota especificada em projeto. No caso de escavação manual usa-se vanga, balde e um sarrilho para a retirada de terra. Nas obras com perfuração mecânica o aparelho rotativo acoplado a um caminhão retira a terra.

problema, antes de passar à pressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (nunca inferior a 15 minutos) numa câmara de emergência (BRITO,1987). Figura 3.10: Tubulão a ar comprimido Estes tubulões são encamisados com camisas de concreto ou de aço. No caso de camisa de concreto, a cravação da camisa, abertura e concretagem da base é feita sob ar comprimido, pois o serviço é feito manualmente. Se a camisa é de aço, a cravação é feita a céu aberto com auxílio de uns bate estacas e a abertura e concretagem do tubulão são feitos a ar comprimido. CONTROLE DE EXECUÇÃO

 Locação do centro do tubulão;  Cota do fundo da base do tubulão;  Verticalidade da escavação;  Alargamento da base;  Posicionamento da armadura, quando houver, e da armadura de ligação;  Dimensões (diâmetro) do tubulão;  Concretagem (não misturar o solo com o concreto e evitar que se formem vazios na base alargada;  Tubulão a ar comprimido: pressão do ar no interior do tubulão, risco de acidentes.

3.5. ESTACAS DE MADEIRA

As estacas de madeira são troncos de árvore cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves. Antes da difusão da utilização do concreto, elas eram empregadas quando a camada de apoio às fundações se encontrava em profundidades grandes. Para sua utilização, é necessário que elas fiquem totalmente abaixo d’água; o nível d’água não pode variar ao longo de sua vida útil. Atualmente utilizam-se estacas de madeira para execução de obras provisórias, principalmente em pontes e obras marítimas. Os tipos de madeira mais usados são eucalipto, aroeira, ipê e guarantã. CONTROLE DE EXECUÇÃO  Locação do centro das estacas;  Profundidade de cravação;  Proteção da cabeça das estacas (colocação do capacete metálico);

Figura 11: Estaca pré-moldada de concreto Quando o comprimento torna-se muito grande, há um limite para o qual não há comprometimento da linearidade da estaca, o que exige certo controle. Por outro lado, quando há sobra, o corte ou arrasamento deve ser feito de maneira adequada no sentido de evitar danos à estaca. Apresentam-se em várias seções (versatilidade): quadradas, circulares, circulares centrifugadas (SCAC), duplo “T”, etc. As vazadas podem permitir inspeção após a cravação.

O processo de cravação mais utilizado é o de cravação dinâmica, onde o bate-estacas utilizado é o de gravidade. Este tipo de cravação promove um elevado nível de vibração, que pode causar problemas a edificações próximas do local. O processo prossegue até que a estaca que esteja sendo cravada penetre no terreno, sob a ação de um certo número de golpes, um comprimento pré-fixado em projeto:a “nega”, uma medida dinâmica e indireta da capacidade de carga da estaca. Em campo,“tira-se” a “nega” da estaca através da média de comprimentos cravados nos últimos 10 golpes do martelo. O objetivo de verificação da nega para as diferentes estacas é a unifomidade de comportamento das mesmas. Deve-se ter cuidado com a altura de queda do martelo: a altura ideal está entre 1,5 a 2, m, para não causar danos à cabeça da estaca e fissuração da mesma, não esquecendo de usar também o coxim de madeira e o capacete metálico para proteger a cabeça da estaca contra o impacto do martelo, mesmo assim, estas estacas apresentam índice de quebra às vezes alto. Se a altura for inferior à ideal, poderá dar uma “falsa nega”. Estas estacas não resistem a esforços de tração e de flexão e não atravessam camadas resistentes. Outra vantagem destas estacas é que podem ser cravadas abaixo do nível d’água. Sua aplicação de rotina é em obras de pequeno a médio porte. O processo executivo de cravação emprega como equipamentos um dos três tipos de bate-estacas:

1. Bate-estacas por gravidade: consta, basicamente, de um peso que é levantado através de um guincho e que cai orientado por guias laterais. A freqüência das pancadas é da ordem de 10 por minuto e o peso do martelo varia entre 1,0 a 3,5 ton.
2. Bate-estacas a vapor: o levantamento do peso é feito através da pressão de vapor obtido por uma caldeira e a queda é por gravidade. São muito mais rápidos que os de gravidade, com cerca de 40 pancadas por minuto e o peso do martelo de 4,0 ton. Como variante deste tipo, temos o chamado bate-estacas de duplo efeito, onde a pressão do vapor acelera a descida do macaco, aumentando assim o número de pancadas para cerca de 250 por minuto.
3. Bate-estacas a explosão: o levantamento do peso é feito através da explosão de gases (tipo diesel). Este tipo de bate-estacas está hoje sofrendo grande evolução (BRITO,1987). CONTROLE DE EXECUÇÃO  Locação das estacas;  Profundidade de cravação;