As fundações profundas são consideradas uma solução estrutural de grande eficiência na engenharia de fundações. São grandemente empregadas em situações onde as camadas superficiais de solo não atendem as recomendações geotécnicas necessárias para execução de fundações rasas. Lembrando que a definição do tipo de fundação e o método de execução são partes de grande importância para qualquer tipo de construção, e devem partir de análises detalhadas da sondagem do solo em questão.
Desde a antiguidade as fundações profundas, especialmente as estacas, são utilizadas em construções. Existem relatos da origem do uso de estacas em edificações em áreas de inundação (palafitas), e em construção de estradas em regiões pantanosas (pontes). Com o avanço da tecnologia as fundações profundas se tornaram grandes aliadas da engenharia civil.
As fundações profundas, assim como as fundações rasas e todas as outras partes de uma estrutura, devem ser projetadas, dimensionadas e executadas buscando sempre a garantia de que sob a ação das cargas de serviço atinjam segurança, durabilidade e funcionalidade.
Se quiser entender o principal conceito de fundações profundas, quais são os tipos, bem como métodos e considerações acerca de projeto e execução, leia este artigo até o final!
O que são fundações profundas?
Fundações profundas são definidas como os elementos estruturais que associados as características de resistência do solo, objetivam suportar as cargas provenientes da superestrutura de uma edificação. De acordo com a ABNT NBR 6122:2019 – Projeto e Execução de Fundações – uma fundação para ser considerada profunda deve ter a base ou ponta apoiada a uma profundidade superior a oito vezes sua menor dimensão em planta e no mínimo 3 metros de profundidade.
A norma determina ainda que a principal característica das fundações profundas é que elas transmitem as cargas ao solo, através da ponta (base) e da superfície lateral (resistência de fuste). As fundações profundas são interligadas aos pilares da superestrutura através dos blocos de coroamento, que realizam a transição de carga dos pilares para fundação.
Outra característica importante quanto às fundações profundas é no tocante ao modelo de ruptura, onde, ao contrário das fundações rasas (superficiais), nesse tipo a ruptura não alcança a superfície do terreno.
As fundações profundas podem ser tubulões ou estacas. Com a nova versão na Norma Regulamentadora Nº 18 (NR-18) – que estabelece as condições do ambiente de trabalho na indústria e na construção civil–, o uso de fundações profundas do tipo tubulão se tornou não tão viável como antigamente, mas trataremos disso mais adiante.
Quando as fundações profundas são utilizadas?
É importante esclarecermos que a escolha do tipo ideal de fundação profunda, deve levar em consideração, além da carga a ser transmitida ao solo, a resistência do solo e o nível do lençol freático. Outro fator importante é considerar ainda o entorno da obra, de modo que esta não gere adversidades nas imediações, como por exemplo, vibrações excessivas.
As fundações rasas são inviáveis quando a camada de solo resistente apresenta profundidade superior a três metros, quando nas camadas de superfície não se encontra a perspectiva de recalques e deformações de ruptura, e em casos onde existam camadas de solo mole abaixo de solos relativamente resistentes. Sempre quando ocorrer essa inviabilidade é que se utilizam as fundações profundas.
Nos próximos tópicos deste artigo, veremos com maiores detalhes como funciona cada um dos tipos de fundações profundas.
Fundações Profundas – Estacas
A fundação do tipo estaca é definida pela NBR 6122:2019 como um elemento de fundação executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas. Onde em qualquer fase da execução não tenha trabalho manual em profundidade. As estacas podem ser constituídas por diversos materiais, sendo eles: madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in loco, calda de cimento ou qualquer combinação entre eles (mista).
Geralmente as estacas possuem como característica principal pequenas seções transversais e grandes comprimentos. Quanto à geometria da seção, as mais comuns são circulares, porém estas também podem apresentar formatos variáveis, principalmente se for estaca metálica.
Atualmente existe uma grande quantidade de processos executivos de estacas. Cada qual com suas particularidades, vantagens e desvantagens. No próximo item, trataremos da classificação das estacas quanto ao método executivo e quanto à reação das estacas no solo.
Classificação das estacas
De acordo com o processo executivo, as estacas podem ser divididas em dois grandes grupos: moldadas in loco e as pré-moldadas. No diagrama a seguir serão apresentados os principais tipos de estacas utilizados no Brasil que compõe estes dois grupos:
Quanto à reação das estacas no solo podemos dividi-las em estacas cravadas com grande ou pequeno deslocamento e as escavadas sem deslocamento.
As estacas cravadas se caracterizam por serem inseridas no solo sem a necessidade escavação e retirada do material, sendo cravadas diretamente no terreno. No processo de cravação o solo acaba por sofrer um deslocamento, gerando assim um empuxo passivo, o que acarreta um ganho de resistência no solo. Na execução são empregados geralmente equipamentos bate-estacas ou martelos vibratórios. Um ponto importante que podemos considerar uma desvantagem das estacas cravadas é a geração de ruídos e vibrações excessivas, o que faz com que não seja tão viável para áreas urbanas.
As estacas escavadas são aquelas que necessitam a retirada de material (solo) através do processo de escavação. Diferentemente das estacas cravadas, não existe ganho de resistência, visto que não há nenhum deslocamento do solo.
Tubulões
O tubulão é um elemento de fundação profunda que possui formato cilíndrico. Assim como as estacas, possuem seções transversais pequenas em relação ao comprimento do fuste. O que diferencia os tubulões é que eles necessitam de uma alargada, como um tronco de cone. O alargamento da base é realizado através da descida de pessoal pelo fuste escavado.
Conforme já citado anteriormente, as fundações profundas do tipo tubulão se tornaram um tanto quanto inviáveis e polêmicas. Isso devido à atualização da norma regulamentadora nº 18 (NR-18) que foi publicada recentemente. A NR-18 trata das condições do ambiente de trabalho para indústrias e construção civil, basicamente determina exigências acerca da segurança do trabalho.
Na atualização destacaram-se algumas novas exigências quanto à utilização de tubulão como fundações. Para entendermos o impacto das alterações é necessário definirmos os tipos de tubulão utilizados no Brasil: tubulão a céu aberto e tubulão a ar comprimido.
Tipos de Tubulão
O tubulão a céu aberto é o tipo de tubulão executado geralmente em solos acima do nível de água. Neste tipo de tubulão o fuste é escavado por equipamentos mecânicos, ou manualmente. Em seguida é necessário a descida de pessoal para alargamento da base. Após isso, é realizado o posicionamento da armadura e a concretagem.
O tubulão a ar comprimido é o tipo de fundação profunda muito empregado em pontes e viadutos, e com profundidades de assentamento abaixo do nível de água. Neste tipo de tubulão é realizado um revestimento de aço ou concreto no fuste. Quando se atinge o nível de água é instalada uma campânula de ar comprimido na parte superior do terreno, a fim de que a escavação continue a seco. O que caracteriza trabalho em condições de risco para os operários.
Restrições NR-18
No entanto, este último (tubulão a ar comprimido) foi PROIBIDO de ser executado com a atualização da NR-18. A norma estabeleceu um prazo de 24 meses para as empresas se adequarem. Já os tubulões a céu aberto ainda são permitidos, porém receberam várias limitações:
- Profundidade máxima de escavação de 15 metros;
- Diâmetro do fuste limitado a no mínimo 90 centímetros;
- O fuste deve ser totalmente revestido na escavação.
Finalizando
Neste artigo conceituamos as fundações profundas e o sistema de funcionamento, além de ressaltar algumas características dos casos onde devemos utilizá-las. Por fim, entendemos como funcionam as estacas e os tubulões. Caso se interesse pelo assunto, assista ao meu vídeo onde falo detalhadamente sobre cada um dos tipos de estaca, clicando aqui!
Espero ter ajudado de alguma forma para evolução do seu conhecimento em fundações. Deixe nos comentários suas considerações sobre o uso das fundações profundas na engenharia, e sua opinião acerca das medidas da NR-18 para tubulões.
Até a próxima!