Fundações

Um dos materiais de estudo da Geologia são os solos e sua formação. Em obras de construção e pavimentação, conhecimento sobre o solo local é de extrema importância. Negligenciar o estudo geotécnico e/ou utilizar um tipo incompatível de fundação pode afetar diretamente na obra, seu uso e duração, assim como a qualidade de vida de seus usuários. Portanto, é dever do engenheiro decidir, fundamentado em dados locais, qual fundação será mais segura e eficiente para transmitir as solicitações da estrutura ao terreno. E a forma mais comum de se obter esses dados é a sondagem a percussão, também chamada de sondagem SPT (Standart Penetration Test). Outros ensaios laboratoriais e de campo e outros tipos de sondagem podem ser realizados para conhecimento mais aprofundado do solo e suas características e resistência, que serão apresentados nas disciplinas relativas a mecânica dos solos. Neste texto, vamos nos ater à sondagem SPT, a partir da qual já é possível obter dados dos solos a partir de correlações utilizando o Nspt.

Sondagem a Percussão

De modo geral, a sondagem SPT mede o número de golpes necessários para à penetração de um amostrador padrão de 50,2 mm de Ø externo sob a ação de um martelo padronizado de 65 kg em queda livre de uma altura padronizada de 75 cm [1]. A sondagem deve ser realizada metro a metro, até que se atinja um ponto impenetrável. Através desse ensaio é obtido o Nspt (número de golpes necessários para à penetração dos últimos 30 cm), e retiradas amostras do solo a cada metro para caracterização do solo, esses dados são sintetizados no boletim de sondagem. As boas práticas indicam que a sondagem deve ser executada até que se atinja um nível impenetrável. Abaixo a Figura 1 apresenta o equipamento utilizado para a realização da sondagem e um exemplo do boletim de sondagem, a partir do qual é possível gerar um perfil estratigráfico do terreno.

Figura 1. Equipamento para Sondagens SPT e exemplo de boletim de sondagem. Fontes: Escola Engenharia e SPT Equipamentos de Sondagem

Fundações Diretas

São chamadas fundações diretas ou superficiais aquelas que são assentadas em até 3m de profundidade no terreno e transmite as solicitações para o terreno a partir de sua base. A Figura 2 apresenta os tipos de fundações diretas, no caso: as sapatas, blocos, radier, sapatas associadas e sapatas corridas. Esse tipo de fundação é utilizada quando o solo apresenta boa capacidade de suporte já em camadas próximas a superfície.

Sapatas são elementos de concreto armado que podem possuir altura constante ou variável, com sua base assumindo formas quadrada, retangular ou trapezoidal; sua dimensão menor não pode ser inferior a 60cm. Uma sapata que é comum a dois pilares é chamada de sapata associada. Uma sapata comum a mais de dois pilares em um mesmo alinhamento é chamada de sapata corrida.

Blocos são elementos de concreto simples, alvenaria ou pedra que pode possuir altura constante ou escalonada e cuja dimensão menor não pode ser inferior a 60cm.

Radier é um elemento de concreto armado ou protendido que normalmente se assemelha a uma laje em contato direto com o terreno e dessa forma distribui as solicitações para o terreno.

Figura 2. Fundações Superficiais. Fonte: modificado de Utilizando BIM

Fundações Profundas

São chamadas fundações profundas aquelas de profundidade de assentamento superior a 3m. Esse tipo de fundação pode tanto transmitir as cargas da estrutura ao terreno por meio da base (resistência de ponta) quanto pela superfície lateral (resistência de fuste) ou mesmo pela combinação das duas. As fundações profundas são utilizadas em obras de grande porte ou quando o solo não apresenta capacidade de suporte boa nas camadas mais próximas às superfícies, como no caso de solos com camadas turfosas ou argilosas e de baixo Nspt (ou seja, são necessários poucos golpes do amostrador da sondagem para atingir os últimos 30cm de profundidade do metro analisado).

De maneira geral existem dois tipos de fundações profundas, que se subdividem: as estacas e os tubulões.

As estacas são executadas inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que haja descida de operários em nenhuma das fases e podem apresentar tanto resistência de ponta como também resistência de fuste [2]. Estacas podem ser assentadas em terrenos tanto acima quanto abaixo do nível d’água e podem assumir profundidades que variam desde 8m até superiores a 50m. As estacas podem ser cravadas ou escavadas são subdividas em:

• Estacas cravadas de grande deslocamento: são introduzidas sem retirada do solo e provocam grande deslocamento e vibrações no solo e até mesmo terrenos adjacentes [2]. Como exemplo pode-se citar as estacas pré-moldadas de concreto ou madeira, estacas Vibrex, estacas Franki, etc.

• Estacas cravadas de pequeno deslocamento: são introduzidas sem retirada e provocam pequeno deslocamento e vibrações no solo e terreno adjacentes [2]. Como exemplo temos: estacas Mega, estacas de perfil metálico, etc.

• Estacas escavadas sem deslocamento: executadas por perfuração e retirada de material do local onde será implantada a estaca, que é posteriormente preenchida por concreto [2]. Como exemplo temos: barretes, estacas raíz, etc.

A Figura 3 apresenta o procedimento executivo de alguns tipos de estacas.

Figura 3. Procedimento de assentamento de alguns tipos de estacas: a) Estaca Franki; b) Estaca pré-moldada; c) Estaca Escavada; d) Estaca Raíz. Fonte: Compilado de Brasfond, Clique Arquitetura, ResearchGate e Serki.

Os tubulões ou “tubulões a céu aberto” são escavados por operários e se diferem das estacas por apenas possuir resistência de ponta. Esse tipo de fundação é executado através de um poço com largura suficiente para permitir entrada e saída de operários e uma base mais alargada. Tubulões possuem limitação de não poderem vencer profundidades superiores àquela onde se encontra o nível d’água no terreno, estando restrito apenas a camadas acima do nível d’água [2]. Devido ao fato de não necessitar de muitos equipamentos para sua execução, tubulões são uma opção para locais de difícil acesso, onde equipamentos utilizados para assentamento das estacas não conseguem alcançar.

A Figura 4 apresenta o procedimento de execução dos tubulões além de mostrar as diferenças entre os tubulões e estacas.

Figura 4. Algumas imagens relativas a execução de tubulões: a) Procedimento executivo do tubulão a céu aberto; b) Diferenças de geometria entre um tubulão e uma estaca escavada; c) Operário escavando tubulão; d) Concretagem do tubulão. Fonte: Compilado de Drilling, Guia da Engenharia, MOM (Morar de Outras Maneiras) e Prefeitura de São Paulo.

Fundações de obras de pavimentação

Na construção de condomínios, por exemplo, é necessário se preocupar não somente com a sustentação dos edifícios como também das ruas de acesso. Obras de pavimentação também possuem fundações, que podem ser tanto camadas com diferentes tipos de agregados simples visando melhorar a capacidade de suporte do solo como podem até mesmos ser empregadas fundações profundas como as vistas anteriormente.

Fundações profundas em obras de pavimentação são comuns em casos de solos muito moles como os turfosos e que possuem baixa capacidade de suporte e também em solos cujo nível d’água está muito próximo das camadas superficiais [3]. Nesse caso são utilizadas as estacas, para reforçar o solo e impedir que o pavimento ceda posteriormente. Nesses casos é comum o uso de estacas do tipo raíz e estacas pré-moldadas e da criação de um aterro reforçado. Esse tipo de solução ganha o nome de aterro estaqueado [4].

Para ajudar na visualização, a Figura 5 apresenta um esquema de rodovia cuja fundação é feita com o uso de estacas.

Figura 5. Aterro estaqueado como solução para fundação de obra rodoviária. Fonte: Huesker

Referências

[1] MARANGON, M. Investigação Geotécnica e Parâmetros para Fundações. Geotecnia de Fundações e Obras de Terra: Notas de Aula, 2018.

[2] MARANGON, M. Fundações Profundas. Geotecnia de Fundações e Obras de Terra: Notas de Aula, 2018.

[3] https://www.jz.eng.br/as-fundacoes-de-pavimentos/. Acesso em 01 jul. 2021

[4] BORBA, A. M. Análise de Desempenho de Aterro Experimental na Vila Panamericana. Tese de Mestrado. Rio de Janeiro, 2007.