Estudo Dos Tipos de Fundacoes de Edificios de Multiplos Pavimentos Na Regiao Metropolitana de...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL

VICTOR DIEGO DE FRANÇA BRAGA

ESTUDO DOS TIPOS DE FUNDAÇÕES DE EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS NA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA

FORTALEZA 2009

ii



Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. Dr. Alexandre Araújo Bertini

FORTALEZA 2009

iii



Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Aprovada em _____/_____/______

BANCA EXAMINADORA

_______________________________________________________ Prof. Dr. Alexandre Araújo Bertini (Orientador)

Universidade Federal do Ceará - UFC

_______________________________________________________ Prof. MSc. Aldo de Almeida Oliveira Universidade Federal do Ceará - UFC

________________________________________________________ Prof. MSc. Ricardo Marinho de Carvalho

Universidade Federal do Ceará - UFC

iv

À minha mãe, Maria Diomédia de França, pelo

exemplo de caráter e por tudo aquilo que me

proporcionou.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus, por iluminar minha mente nos momentos mais difíceis e por me proteger,

diariamente, dos riscos eminentes na corrida da vida.

Ao meu orientador, professor Alexandre Araújo Bertini, pelo fornecimento dos

relatórios de seus alunos e que foram fundamentais para a realização deste trabalho.

À professora Tereza Denyse Pereira de Araújo, pelas sugestões dadas durante a

realização da pesquisa.

Ao engenheiro e professor Hugo Alcântara Mota, pelo exemplo de profissional

dedicado à Engenharia Civil.

Ao engenheiro e professor Antônio Nunes de Miranda, pelas valiosas explicações

fornecidas.

Ao engenheiro Antônio José Nóbrega Júnior, pelos esclarecimentos relevantes

para este trabalho.

À minha namorada, Lariza Cristina Maia Lima, pela paciência, compreensão e

amor dedicados ao longo destes cinco anos.

Aos meus amigos, pelo incentivo e por todo apoio dados durante as longas horas

extras do curso.

E aos demais que, de uma forma ou de outra, contribuíram para a realização desta

monografia.

vi

O talento educa-se na calma,

o caráter no tumulto da vida.

Johann Wolfgang Von Goethe.

vii

RESUMO

A partir do conhecimento sobre a evolução da engenharia de fundações no Brasil, é possível compreender as técnicas atualmente utilizadas na Região Metropolitana de Fortaleza (RMF). Dada a contextualização histórica do problema, surgem os principais questionamentos: quais foram os tipos de fundações realizadas nas primeiras edificações da cidade de Fortaleza, quais são os tipos de fundações que vêm sendo executadas nos edifícios de múltiplos pavimentos desta metrópole e quais são os fatores que determinam a adoção do tipo a ser empregado. Partindo-se destes questionamentos, pretende-se responder estas indagações, contribuindo para a comunidade acadêmica como um material disponível para futuras consultas àqueles que se interessarem pelo tema. Assim, após a realização de uma pesquisa bibliográfica, foi possível compreender as investigações geotécnicas de campo, os tipos de fundações de acordo com a classificação da NBR 6122 (ABNT, 1996), e os seus diversos processos executivos, ressaltando as vantagens e desvantagens das fundações profundas e os fatores que determinam a escolha da solução a ser adotada. Em seguida, fez-se uma caracterização da RMF quanto à geologia e às características geotécnicas, destacando o histórico das fundações executadas na capital. Com base nos relatórios de alunos da disciplina de Projeto e Construção de Edifícios, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, foi feito um levantamento das obras realizadas nos últimos cinco anos nesta região e, a partir dos resultados expostos, concluiu-se que a estaca raiz é o tipo de fundação mais utilizada nos edifícios de múltiplos pavimentos localizados na RMF.

Palavras-chaves: Tipos de fundações. Edifícios. Fortaleza.

viii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 – Arquitetura romana............................................................................................... 2

Figura 2.1 – Tripé empregado na execução do ensaio SPT...................................................... 8

Figura 2.2 – Sapata isolada com dimensões na vista em planta e na vista em perfil................ 10

Figura 2.3 – Radier em perspectiva.......................................................................................... 11

Figura 2.4 – Viga de fundação em perspectiva......................................................................... 11

Figura 2.5 – Bloco em perspectiva........................................................................................... 12

Figura 2.6 – Mecanismo de resistência da fundação profunda.................................................13

Figura 2.7 – Escavação a céu aberto para execução de fundação superficial...........................13

Figura 2.8 – Execução de lastro de concreto magro.................................................................14

Figura 2.9 – Colocação das formas e armaduras da fundação..................................................14

Figura 2.10 – Concretagem do elemento de fundação..............................................................15

Figura 2.11 – Reaterro da vala de escavação............................................................................ 15

Figura 2.12 – Fundações superficiais assentes em cotas diferentes..........................................15

Figura 2.13 – Detalhe de sapata isolada concretada................................................................. 16

Figura 2.14 – Detalhe de bloco de fundação concretado.......................................................... 16

Figura 2.15 – Processo executivo da estaca Franki.................................................................. 18

Figura 2.16 – Execução de estaca tipo broca............................................................................ 19

Figura 2.17 – Execução das estacas tipo Strauss com cravação da piteira............................... 20

Figura 2.18 – Equipamento para execução de estaca escavada mecanicamente com trado

helicoidal............................................................................................................ 21

Figura 2.19 – Fases de execução das estacas do tipo hélice contínua...................................... 22

Figura 2.20 – Equipamento para execução de estaca tipo hélice contínua............................... 24

Figura 2.21 – Etapas de execução das estacas raiz................................................................... 25

Figura 2.22 – Execução de estaca raiz...................................................................................... 26

Figura 2.23 – Estacas metálicas com diferentes seções transversais........................................ 27

Figura 2.24 – Soldagem dos perfis de estaca metálica............................................................. 27

Figura 2.25 – Estacas de pré-moldadas de concreto com diferentes seções transversais .........28

Figura 2.26 – Tubulão a céu aberto em perspectiva e corte longitudinal................................. 29

Figura 2.27 – Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto........................ 30

Figura 3.1 – Mapa da Região Metropolitana de Fortaleza........................................................ 32

Figura 3.2 – Mapa de situação dos bairros de Fortaleza........................................................... 33

ix

Figura 3.3 – Mapa de situação das Secretarias Executivas de Fortaleza.................................. 34

Figura 3.4 – Esboço geológico da Região Metropolitana de Fortaleza.................................... 35

Figura 3.5 – Corte da direção norte-sul.................................................................................... 36

Figura 3.6 – Horizontes dos solos das regiões cristalinas......................................................... 38

Figura 3.7 – Leito conglomerático da Formação Barreiras...................................................... 38

Figura 5.1 – Mapa geral de localização das obras pesquisadas................................................ 46

Figura 5.2 – Distribuição das obras pesquisadas na Região Metropolitana de Fortaleza......... 47

Figura 5.3 – Distribuição das obras pesquisadas na cidade de Fortaleza................................. 47

Figura 5.4 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER II......................................... 48

Figura 5.5 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER IV....................................... 48

Figura 5.6 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER VI....................................... 49

Figura 5.7 – Identificação geral dos tipos de fundações executadas na RMF.......................... 49

Figura 5.8 – Tipos de fundações diretas executadas na RMF...................................................50

Figura 5.9 – Tipos de fundações profundas executadas na RMF............................................. 50

Figura 5.10 – Identificação detalhada dos tipos de fundações executadas na RMF................. 51

Figura 5.11 – Identificação das faixas por número de pavimentos na RMF............................ 51

Figura 5.12 – Tipos de fundações executadas na faixa de 3 a 10 pavimentos na RMF........... 52

Figura 5.13 – Tipos de fundações executadas na faixa de 11 a 20 pavimentos na RMF......... 52

Figura 5.14 - Tipos de fundações executadas na faixa de 21 a 32 pavimentos na RMF.......... 53

Figura A.1 – Exemplo de perfil individual de sondagem......................................................... 58

x

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 – Principais equipamentos para investigações de campo em uso no Nordeste.......9

Tabela 4.1 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2005................................................ 42





xi

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO........................................................................................................... 1

1.1 Contexto histórico................................................................................................... 1

1.2 Justificativa............................................................................................................. 3

1.3 Objetivos................................................................................................................. 4

1.4 Metodologia............................................................................................................ 5

1.5 Estrutura do trabalho............................................................................................... 6

2 FUNDAÇÕES.............................................................................................................. 7

2.1 Investigações geotécnicas....................................................................................... 7

2.2 Tipos de fundações................................................................................................. 10

2.2.1 Fundações diretas ou superficiais........................................................................... 10

2.2.2 Fundações profundas.............................................................................................. 12

2.3 Processo executivo de fundações superficiais........................................................ 13

2.4 Processos executivos de fundações profundas........................................................ 17

2.4.1 Estacas tipo Franki.................................................................................................. 17

2.4.2 Estacas tipo broca................................................................................................... 19

2.4.3 Estacas tipo Strauss................................................................................................. 19

2.4.4 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal........................................ 21

2.4.5 Estacas tipo hélice contínua.................................................................................... 22

2.4.6 Estacas raiz..............................................................................................................24

2.4.7 Estacas pré-moldadas.............................................................................................. 26

2.4.8 Tubulões.................................................................................................................. 28

2.5 Escolha do tipo de fundação................................................................................... 30

3 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DE

FORTALEZA.............................................................................................................. 32

3.1 Características gerais.............................................................................................. 32

3.2 Geologia.................................................................................................................. 35

3.3 Características geotécnicas..................................................................................... 37

3.4 Histórico de fundações da cidade de Fortaleza....................................................... 40

4 APRESENTAÇÃO DOS DADOS COLETADOS................................................... 42

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................................ 46

xii

6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES.............................................................................. 54

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................. 56

ANEXO – EXEMPLO DE PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM............................. 58

1

1 INTRODUÇÃO

1.1 Contexto histórico

A evolução da engenharia de fundações confunde-se com a própria evolução da

engenharia geotécnica (área que engloba os conhecimentos de fundações, barragens, obras de

contenção e mecânica dos solos). De um modo geral, a história da engenharia geotécnica

remonta aos primórdios da civilização humana, expressando os anseios do homem de adequar

o meio em que habita às suas necessidades.

Desde a Pré-história, ainda que sejam simples, já se têm relatos de obras

realizadas pelo homem. De acordo com Nápoles Neto (1998), no período Paleolítico, o

homem abrigava-se em cavernas rochosas ou em abrigos subterrâneos improvisados para

proteger-se dos animais e das intempéries. Estes abrigos eram obtidos a partir de escavações

verticais de até 2,0 metros de profundidade, o que já demonstrava alguma noção em

estabilidade dos solos. No período Neolítico, com o advento da pedra lascada, o homem

passou a trabalhar de forma rudimentar a madeira, construindo suas primeiras habitações

sobre estacas de madeira, as palafitas, em regiões inundáveis. Cabanas de pedra eram feitas

nos locais onde havia escassez de madeira.

A descoberta dos metais promoveu um grande salto no desenvolvimento e na

evolução do homem, pois podia fabricar ferramentas mais eficientes, o que permitiu escavar o

solo e aperfeiçoar as técnicas construtivas, tornando possível a construção de obras de maior

porte. No período dos antigos impérios do Oriente Próximo, o tijolo cerâmico e a pedra eram

os materiais de construção mais utilizados na Mesopotâmia e no Egito, respectivamente.

Sendo esses materiais mais pesados que a madeira, foram desenvolvidas novas técnicas de

fundação por conta dos inúmeros problemas verificados nos terrenos. Obras como castelos,

palácios, templos, dentre outras, eram assentadas sobre fundações arrumadas com restos de

outras estruturas, misturadas ao solo e convenientemente compactadas. Assim, as construções

eram erguidas uma sobre as outras sucessivamente (NÁPOLES NETO, 1998).

Durante a Idade Clássica, as construções gregas caracterizavam-se pelo belo

aspecto arquitetônico, com grandes pórticos e colunas em seus palácios e templos (Figura

1.1). Contudo, essas obras concentravam cargas nas fundações, que passaram a ser feitas de

blocos superpostos em uma ou duas camadas. As fundações das construções gregas de menor

porte eram basicamente constituídas por sapatas isoladas. Quando havia terrenos fracos, os

2

gregos detinham a técnica de melhoria do solo, misturando cinzas de carvão, calcário mole ou

pedregulho ao solo e, em seguida, realizando a compactação. Diferentemente dos gregos, os

romanos contribuíram significativamente para o desenvolvimento das técnicas construtivas de

fundações. O uso da técnica de construção em arcos pelos romanos permitiu a realização de

obras de maiores dimensões e mais pesadas do que aquelas executadas pelos gregos,

necessitando, portanto, de fundações mais resistentes e eficientes. O destaque da execução de

fundações pelos romanos era o uso de um concreto romano, preparado a partir da mistura de

pozolana com calcário e daí, pela adição de pedaços de pedra ou de tijolos cozidos

(NÁPOLES NETO, 1998).

Na Idade Média, foram realizados poucos avanços em relação às técnicas

construtivas de fundações. Entretanto, com o crescente uso de estacas de madeira, pode ser

citada a invenção do bate-estaca por Francesco di Giorgio, em 1450, bastante próximo do

bate-estaca moderno (NÁPOLES NETO, 1998).

Na Idade Moderna, o Renascimento proporcionou grande desenvolvimento

científico, destacando os diversos projetos de aperfeiçoamento do bate-estaca por Leonardo

da Vinci. A partir do século XVIII, com o conhecimento até então acumulado, surgiram

diversas teorias, tais como, as leis de atrito e de coesão de Charles Coulomb (1776), o estado

de tensão dos solos de William Rankine (1845), a percolação d’água nas areias por Henri

Darcy (1856) e os estudos de adensamento e consolidação das argilas por Karl Terzaghi

(1925), considerado o pai da Mecânica dos Solos (NÁPOLES NETO, 1998).

No Brasil, existem poucos registros sobre as primeiras obras de fundações

utilizadas. Segundo Vargas (1998, p. 34), sabe-se através de documentos localizados no

Mosteiro de São Bento, no Rio de Janeiro, que havia “a tradição dos alicerces das obras

comuns constituídos por pedras socadas em valas escavadas ao longo das paredes” nas

Figura 1.1 – Arquitetura romana (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

3

construções do período colonial. Já no período do Império, a grande atividade da engenharia

era a construção de estradas de ferro, que utilizavam fundações em blocos, provavelmente de

alvenaria de pedra, em cavas abertas no terreno firme.

Com o aprimoramento das técnicas de fundações, grandes edificações passaram a

ser construídas no Rio de Janeiro, São Paulo, Recife e Manaus como, por exemplo, o Teatro

Amazonas, construído entre 1884 e 1896. Aquele tipo de alicerce de pedras, citado nos

documentos do Mosteiro de São Bento, deu lugar às sapatas e blocos de alvenaria de tijolos

ou de pedra, sobre solos apiloados e, pelo menos, em cavas com 1,0 m de profundidade

(VARGAS, 1998).

No início do século XX e com o advento do concreto armado, foram construídos

os primeiros edifícios no Rio de Janeiro e em São Paulo. Porém, não há registros sobre os

tipos de fundações utilizadas. As informações mais precisas sobre fundações de edifícios

surgem a partir de 1930, quando os edifícios construídos em concreto armado já se apoiavam

sobre fundações diretas, do tipo sapatas de concreto armado ou blocos de concreto simples.

Nas situações em que eram utilizadas fundações profundas, optava-se pelo uso de estacas de

madeira ou estacas pré-moldadas de concreto armado (VARGAS, 1998).

De acordo com Gusmão Filho (2005), quanto à região Nordeste do Brasil,

destaca-se o pioneirismo da cidade do Recife, através da sua importância histórica na região,

com registros de obras de fundações sobre o Forte das Cinco Pontas (1633) e do Teatro Santa

Isabel (1840), sendo que este foi erguido sobre fundações de pedra argamassada com cal e

assente em terreno de areia média e fofa, material comum nos aterros antigos do Recife. Por

conta da forte presença de depósitos de argila mole orgânica na cidade, foram crescentes os

avanços tecnológicos com o uso de fundações profundas, destacando-se o emprego da estaca

Strauss como o primeiro tipo de estaca usada no Nordeste.

1.2 Justificativa

Diante da contextualização do tema no mundo, no Brasil e no Nordeste brasileiro,

surge o seguinte questionamento sobre a problemática da pesquisa:

• Quais são os tipos de fundações que vêm sendo utilizadas nos edifícios da

Região Metropolitana de Fortaleza?

4

Assim, através desta pesquisa pretende-se obter respostas para esta pergunta, além

de conseguir informações sobre: as investigações geotécnicas, os processos executivos de

fundações, os fatores que determinam a escolha do tipo de fundação, as vantagens e

desvantagens de cada tipo e o histórico de fundações executadas na cidade de Fortaleza.

Espera-se, dessa forma, desenvolver um material amplo, interessante e que seja

útil à comunidade acadêmica e à sociedade em geral, servindo-lhes para futuras consultas

sobre as fundações empregadas na Região Metropolitana de Fortaleza.

1.3 Objetivos

O objetivo geral consiste em investigar os tipos de fundações utilizadas nos

edifícios de múltiplos pavimentos, residenciais ou comerciais, na Região Metropolitana de

Fortaleza (RMF), executadas no período entre 2005 e 2009.

Para atingir o objetivo geral, é necessário que os objetivos específicos sejam

alcançados. Assim, podem ser citados como objetivos específicos:

• Apresentar os processos executivos de fundações superficiais e profundas;

• Apresentar as vantagens e desvantagens dos diversos processos executivos de

fundações profundas;

• Investigar os fatores que influenciam a escolha do tipo de fundação;

• Identificar os tipos de solos existentes na RMF;

• Identificar as características geotécnicas destes solos e que influenciam os

projetos e a execução de fundações de edifícios;

• Obter informações sobre os tipos de fundações realizadas nas primeiras

edificações de Fortaleza;

• E levantar quantitativamente os tipos de fundações executadas nos últimos

cinco anos na RMF.

5

1.4 Metodologia

A metodologia desenvolvida para realização deste trabalho consistiu em fazer,

primeiramente, um levantamento da literatura existente sobre os diversos tipos de

investigações geotécnicas de campo. Foram pesquisadas informações sobre os tipos de

fundações, superficiais e profundas, bem como os seus processos executivos, expondo as

principais vantagens e desvantagens de cada processo de execução das fundações profundas,

obtidas através da NBR 6122 (ABNT, 1996), de livros e de artigos técnicos que tratam dos

assuntos.

Através de visitas a alguns canteiros de obras, em Fortaleza, foi possível

acompanhar a execução das suas fundações, além de verificar, em campo, as vantagens e

desvantagens dos tipos de fundações realizadas.

Posteriormente, pesquisou-se sobre as características gerais da área escolhida para

o estudo deste trabalho, a Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), destacando as

informações sobre a geografia da região e sobre os dados gerais quanto à economia e à

divisão política, em especial da cidade de Fortaleza. Foram pesquisadas informações quanto

às características geológicas e geotécnicas dos solos encontrados na RMF e que influenciam

no projeto de execução das fundações de edifícios.

Em seguida, realizou-se a coleta de dados sobre os tipos de fundações executadas

nos edifícios de múltiplos pavimentos localizados na RMF, e que tenham sido construídos nos

últimos cinco anos. Estes dados foram obtidos através de trabalhos, em grupo, de alunos da

disciplina de Projeto e Construção de Edifícios, ministrada pelos professores Alexandre

Araújo Bertini e Ricardo Marinho de Carvalho, do curso de Engenharia Civil da Universidade

Federal do Ceará.

Foram consideradas, ao todo, 107 obras distintas, constituídas por edificações

residenciais e comerciais a partir de três pavimentos. As obras foram agrupadas conforme o

ano em que foram estudadas pelos alunos do curso de Engenharia Civil, tendo o cuidado de

não repeti-las na apresentação dos dados. Com o uso do software Microsoft Excel, estes dados

foram analisados e organizados em planilhas, nas quais as obras foram indicadas por números,

que variam de 1 a 107, localização, número de pavimentos e tipo de fundação executada.

6

Embora, em algumas obras, tenham sido utilizados mais de um tipo de fundação,

para os interesses desta pesquisa foi considerado apenas o tipo principal, correspondente

àquele que foi executado no edifício.

Como resultado da pesquisa realizada, os dados presentes nas planilhas foram

agrupados sob a forma de gráficos, também através do Microsoft Excel.

Além disso, foram realizadas entrevistas com os engenheiros civis Antônio José

Nóbrega Júnior, situação na qual foram obtidas informações quanto aos fatores que são

considerados na escolha do tipo de fundação, Hugo Alcântara Mota e Antônio Nunes de

Miranda, com quem foram obtidas as explicações sobre o histórico das fundações utilizadas

na cidade de Fortaleza.

1.5 Estrutura do trabalho

Este trabalho encontra-se dividido em seis capítulos, sendo o primeiro

correspondente a esta introdução que trata da contextualização do problema, da justificativa,

dos objetivos e da metodologia utilizada. O segundo capítulo aborda as investigações

geotécnicas, os tipos de fundações e os seus processos executivos, bem como as vantagens e

desvantagens de cada tipo de fundação profunda, ressaltando os fatores que determinam a

escolha mais apropriada. O terceiro refere-se à caracterização da Região Metropolitana de

Fortaleza, quanto aos seus aspectos gerais, à sua geologia e às suas características

geotécnicas, além de apresentar o histórico de fundações realizadas na cidade de Fortaleza.

No quarto capítulo são divulgados os dados coletados na pesquisa através de tabelas. No

quinto, por meio de gráficos, são apresentados os resultados e a discussão. As conclusões e

sugestões são abordadas no sexto e último capítulo, seguidas pelas referências bibliográficas

que sustentam os fundamentos desta pesquisa. Ao final do trabalho, é disponibilizado um

exemplo de perfil de sondagem.

7

2 FUNDAÇÕES

2.1 Investigações geotécnicas

Segundo Quaresma et al. (1998), para elaboração de projetos de fundações é

preciso conhecer de forma adequada o solo, ou seja, identificar e classificar as diversas

camadas que o compõem. Isso pode ser obtido através de ensaios de investigação (ou

prospecção) geotécnica, classificados em: ensaios de laboratório e ensaios de campo.

Na prática, há predominância na realização de ensaios de campo, podendo-se

destacar:

• O Standard Penetration Test (SPT);

• O ensaio de sondagem rotativa;

• O ensaio de penetração de cone (CPT);

• O ensaio de penetração de cone com medida das pressões neutras ou piezocone

(CPT-U);

• O ensaio de palheta (Vane Test);

• Pressiômetros (PMT);

• O dilatômetro de Marchetti (DMT);

• Os ensaios de carregamento de placa ou provas de carga;

• E os ensaios geofísicos como, por exemplo, o ensaio de Cross-Hole.

Em situações nas quais se quer uma análise detalhada do solo, recomenda-se a

realização dos ensaios de CPT ou CPT-U. A sondagem rotativa é recomendada quando se

atinge um estrato rochoso, matacão ou solos impenetráveis à percussão. Para a determinação

da resistência ao cisalhamento dos depósitos de argila mole, recomenda-se a realização do

ensaio de palheta, conhecido também por Vane Test. Já os ensaios de provas de carga,

bastante utilizados entre 1940 e 1960, estão em desuso atualmente. Contudo, o ensaio de

campo mais executado no mundo e no Brasil é o SPT, que consiste numa sondagem de

simples reconhecimento à percussão, na qual é possível medir a resistência do solo ao longo

da profundidade perfurada (QUARESMA et al., 1998).

8

Os objetivos esperados ao realizar uma sondagem do tipo SPT são:

• Conhecer o tipo de solo atravessado, a partir da amostra obtida a cada metro

perfurado;

• Obter a resistência pelo solo à cravação do amostrador padrão, obtida a cada

metro perfurado;

• E durante a perfuração, localizar a posição do nível d’água.

A execução do ensaio SPT (Figura 2.1) consiste na cravação do amostrador

padrão no fundo de uma escavação realizada, seja ela revestida ou não, através de quedas

sucessivas do martelo de 65 kg, que cai de uma altura de 75 cm. O Índice de Resistência à

Penetração (N) corresponde ao número de golpes do martelo que faz com que o amostrador

padrão penetre 30 cm no solo, após a cravação inicial de 15 cm (QUARESMA et al., 1998).

Durante a realização do ensaio de penetração, amostras de solo devem ser

coletadas a cada metro pelo amostrador padrão, a partir do primeiro metro de profundidade,

ou quando houver mudança de material, para análise táctil-visual do material coletado,

procedendo-se a medida do Índice N. A perfuração nos solos coesivos (argilas) e acima do

nível d’água é feita por meio de trados. Nas situações em que os solos são do tipo não-

Figura 2.1 – Tripé empregado na execução do ensaio SPT (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

9

coesivos (areias) ou estão abaixo do nível d’água, ou mesmo porque a perfuração ficou muito

profunda, a escavação é feita através da circulação de água (QUARESMA et al., 1998).

De acordo com Dantas Neto (2008), as vantagens deste ensaio com relação ao

demais são: a simplicidade do equipamento, o seu baixo custo e a possibilidade de obter um

valor numérico útil para realização dos projetos de fundações.

O ensaio SPT tem sido usado para muitas aplicações como “amostragem para

identificação dos horizontes de solo, previsão da tensão admissível de fundações diretas em

solos granulares e correlações com outras propriedades geomecânicas dos solos” (DANTAS

NETO, 2008, p. 18).

Segundo Cavalcante e Bezerra (2005), o ensaio SPT é o método mais utilizado no

Nordeste para analisar as características geotécnicas dos solos (Tabela 2.1). O Índice N, por

muitas vezes, torna-se o único parâmetro considerado nos projetos de fundações da região.

Além disso, é possível verificar, não apenas no Nordeste como em todo o Brasil, o

descumprimento de alguns procedimentos quanto à execução do ensaio como, por exemplo, a

falta de controle da altura de queda e do tamanho e peso do martelo. Conseqüentemente, essas

condições podem influenciar a determinação do Índice N.

Tabela 2.1 – Principais equipamentos para investigações de campo em uso no Nordeste.

Ensaio Quantidade de empresas que executam

Estado Quantidade

Alagoas 3 Bahia 12 Ceará 12 Maranhão * Paraíba 3 Piauí * Pernambuco 13 Rio Grande do Norte 2

SPT 46

Sergipe 1 Demais tipos de ensaios de campo

PMT 1 ATECEL/UFCG CPT/CPT-U 4 POLI/UFBA, LSI/UFPE, UFC, UFCG DMT 1 LSI/UFPE Palheta (Vane Test) 3 POLI/UFBA, LSI/UFPE, UFS

* = Informação não disponibilizada.

Fonte: Cavalcante e Bezerra (2005).

10

2.2 Tipos de fundações

Segundo Azeredo (1997), as fundações de um edifício são elementos estruturais

com a finalidade de transmitir ao terreno as cargas provenientes da estrutura (carregamento

próprio e sobrecarga).

De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), as fundações são dividas em duas

categorias: as fundações diretas ou superficiais e as fundações profundas.

2.2.1 Fundações diretas ou superficiais

As fundações diretas ou superficiais são aquelas em que a carga é transmitida ao

solo, predominantemente pelas tensões distribuídas sob a base do elemento estrutural de

fundação. A NBR 6122 (ABNT, 1996) afirma ainda que a profundidade de assentamento de

uma fundação superficial em relação ao terreno adjacente deve ser inferior a duas vezes a

menor dimensão, em planta, do elemento estrutural. Enquadram-se nesta definição:

• Sapata isolada (Figura 2.2): é um elemento de concreto armado dimensionado

de tal maneira que as tensões de tração geradas não sejam resistidas pelo

concreto, mas sim pelo uso do aço. A base apresenta-se, geralmente, em planta,

de forma quadrada, retangular ou trapezoidal;

(a) Sapata isolada - planta

(b) Sapata isolada - perfil

Figura 2.2 – Sapata isolada com dimensões na vista em planta e na vista em perfil (Fonte: DANTAS NETO,

2008).

11

• Sapata associada: corresponde a uma sapata comum a vários pilares cujos

centros de gravidade não estejam situados no mesmo alinhamento;

• Sapata corrida: é uma sapata sujeita à ação de uma carga distribuída

linearmente;

• Radier (Figura 2.3): corresponde a uma fundação superficial que abrange todos

os pilares da obra ou carregamentos distribuídos;

Figura 2.3 – Radier em perspectiva (Fonte: ABCP, s.d.).

• Viga de fundação (Figura 2.4): é um elemento de fundação comum a vários

pilares cujos centros de gravidade, em planta, estejam situados no mesmo

alinhamento;

Figura 2.4 – Viga de fundação em perspectiva (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

12

• Bloco (Figura 2.5): elemento de concreto simples, dimensionado de forma que

as tensões de tração geradas sejam resistidas unicamente pelo concreto.

Apresenta-se, em planta, com seção quadrada ou retangular.

Figura 2.5 – Bloco em perspectiva (Fonte: ABCP, s.d.).

2.2.2 Fundações profundas

Segundo a NBR 6122 (ABNT, 1996), as fundações profundas são aquelas em que

a carga é transmitida ao terreno pela sua base (resistência de ponta), por sua superfície lateral,

também denominada de fuste (resistência lateral), ou por uma combinação destas (Figura 2.6),

estando assente a uma profundidade superior ao dobro da sua menor dimensão em planta, ou

de no mínimo 3 metros. Enquadram-se nesta definição:

• Tubulões: são elementos de fundação em que a carga é transmitida pela base

(resistência de ponta), havendo descida de operário na escavação realizada pelo

menos na fase final de execução;

• Estacas: são elementos de fundação executadas inteiramente por ferramentas

ou equipamentos, não ocorrendo descida de operário em qualquer de suas fases

de execução;

• Caixões: são elementos de fundação de forma prismática, concretados na

superfície e inseridos no terreno por meio de escavação interna.

13

Figura 2.6 – Mecanismo de resistência da fundação profunda (Fonte: RODRIGUES, s.d.).

2.3 Processo executivo de fundações superficiais

O procedimento para execução de fundações superficiais é comum a todos os seus

tipos, exceto quanto ao bloco por não utilizar armadura de aço.

Deve-se realizar, primeiramente, a escavação a céu aberto (Figura 2.7), podendo-

se fazer inclinação de talude de 1:2 (horizontal: vertical) ou outra, dependendo da estabilidade

do terreno. A escavação deve ser feita de tal forma que permita a execução do elemento de

fundação nas dimensões e cotas previstas no projeto.

Figura 2.7 – Escavação a céu aberto para execução de fundação superficial (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

14

Porém, a NBR 6122 (ABNT, 1996) recomenda que o elemento de fundação esteja

assentado a uma profundidade mínima de 1,50 m, exceto se houver a presença de rocha. É

importante, também, que se faça um espaço de 50 cm em volta das dimensões da base para

facilitar os trabalhos dos operários na vala.

Em seguida, executa-se um lastro de concreto magro (Figura 2.8) com espessura

de 5,0 cm, inclusive nas laterais da base com medida de 50 cm.

Figura 2.8 – Execução de lastro de concreto magro (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

A partir daí, são colocadas as formas e as armaduras (Figura 2.9), exceto nos

blocos, conforme projeto de estrutura de fundação, e posteriormente faz-se a concretagem do

elemento de fundação (Figura 2.10).

Figura 2.9 – Colocação das formas e armaduras da fundação (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

15

Figura 2.10 – Concretagem do elemento de fundação (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

Após a etapa de concretagem e cura do concreto, faz-se o reaterro da vala de

escavação (Figura 2.11), tomando-se o cuidado de compactar o material de reaterro, como

forma de prevenir possíveis recalques por acomodação do material utilizado.

Figura 2.11 – Reaterro da vala de escavação (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

A NBR 6122 (ABNT, 1996) também recomenda que, numa situação na qual

existam duas fundações vizinhas assentadas em cotas diferentes (Figura 2.12), a fundação

situada em cota de maior profundidade seja executada em primeiro lugar, a menos que sejam

tomados cuidados especiais.

Figura 2.12 – Fundações superficiais assentes em cotas diferentes (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

16

Na Figura 2.13, obtida numa visita a um canteiro de obras localizado no Campus

do Pici, em Fortaleza, é possível visualizar uma sapata isolada após a etapa de concretagem.

Figura 2.13 – Detalhe de sapata isolada concretada.

Já na Figura 2.14, obtida na mesma visita ao canteiro de obras citado acima, é

possível visualizar um bloco de fundação após a etapa de concretagem. Vale ressaltar que o

bloco de fundação foi executado apenas com concreto simples (sem armaduras).

Figura 2.14 – Detalhe de bloco de fundação concretado.

17

2.4 Processos executivos de fundações profundas

A seguir, são apresentados os processos executivos dos principais tipos de

fundações profundas, bem como as vantagens e desvantagens oferecidas por cada um deles.

2.4.1 Estacas tipo Franki

De acordo com Maia (1998), a estaca tipo Franki é uma estaca de concreto

armado moldada in loco, que usa um tubo de revestimento cravado com a ponta fechada por

meio de uma bucha (mistura de areia e brita) e que, ao final da execução, é recuperado ao ser

concretada a estaca.

As etapas de execução da estaca tipo Franki (Figura 2.15) são apresentadas a

seguir:

• Etapa 1: corresponde ao posicionamento do tubo de revestimento e à formação

da bucha, através de compactação pelo impacto do pilão;

• Etapa 2: corresponde à cravação do tubo no terreno, através dos golpes do pilão

na bucha;

• Etapa 3: finalizada a cravação, prende-se o tubo ao bate-estacas e a bucha é

então expulsa através dos golpes do pilão, dando início ao alargamento da

base;

• Etapa 4: coloca-se, então, a armadura da estaca;

• Etapa 5: concreta-se o fuste com sucessivas camadas de pequena altura de

concreto, recuperando o tubo com apiloamento das camadas;

• Etapa 6: corresponde à finalização do processo, concretando até 30 cm acima

da cota de arrasamento.

18

Figura 2.15 – Processo executivo da estaca Franki (Fonte: MAIA, 1998).

A execução de uma estaca tipo Franki para ser bem sucedida depende “da

observância ao método executivo, do uso de equipamentos adequados e de mão-de-obra

especializada e experiente” (MAIA, 1998, p. 329).

A principal vantagem oferecida por este tipo de estaca é a grande capacidade de

carga obtida pelo alargamento de sua base. Contudo, devido às características do processo

executivo das estacas tipo Franki, estas não são recomendadas para obras situadas em áreas

urbanas, pois as construções vizinhas podem não suportar as grandes vibrações produzidas,

além de solos com presença de argila mole saturada, devido a possíveis problemas de

estrangulamento do fuste (falha de concretagem da estaca ocasionada em solos moles). É

preciso, também, que o terreno seja plano devido às limitações do bate-estaca (MAIA, 1998).

19

2.4.2 Estacas tipo broca

Segundo Falconi et al. (1998), a estaca tipo broca é usualmente escavada com

trado tipo concha, manualmente, e sempre executada acima do nível d’água. Devido à

perfuração manual, sua utilização é restrita a pequenas cargas, além de atingir profundidades

na ordem de 6,0 m, sem garantia de verticalidade do furo.

Portanto, o processo executivo da estaca broca (Figura 2.16) consiste na

perfuração com trado manual até a profundidade máxima de 6,0 m, com posterior

concretagem in loco. As estacas tipo broca apresentam como principal vantagem o fato de não

provocar vibrações durante a sua execução, nem necessitar de mão-de-obra e equipamentos

especializados. Entretanto, têm como principal desvantagem a baixa capacidade de carga,

além do fato de não poder ser executadas em terrenos com nível d’água, principalmente em

solos arenosos, ou em solos com presença de argila mole saturada, devido ao risco de

estrangulamento do fuste.

Figura 2.16 – Execução de estaca tipo broca (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

2.4.3 Estacas tipo Strauss

Segundo Falconi et al. (1998), a estaca tipo Strauss é executada através do uso de

guincho acoplado a um motor, de soquete de 300 kg, de tripé e de tubulações e cabos de aço,

além de uma piteira (Figura 2.17), que corresponde a um tipo de sonda mecânica que

promove a retirada de solo durante a perfuração, com uso parcial ou total de revestimento

recuperável.

20

Figura 2.17 – Execução das estacas tipo Strauss com cravação da piteira (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

Posteriormente, é realizada a concretagem in loco, podendo as estacas tipo Strauss

ser armadas (armaduras longitudinais com estribos helicoidais) ou não-armadas. Neste último

caso, ao final do processo, são colocados os aços de espera para amarração aos blocos ou

baldrames, com o concreto ainda fresco, deixando-os acima da cota de arrasamento

(FALCONI et al., 1998).

Dentre as vantagens oferecidas pela execução das estacas tipo Strauss, podem ser

citadas:

• Leveza e simplicidade do equipamento, o que possibilita a sua utilização em

locais confinados, em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções

existentes, com pé direito reduzido;

• O processo executivo não causa vibrações que poderiam causar danos nas

edificações vizinhas;

• Permite realizar comparação com a sondagem à percussão, devido à

constatação das diversas camadas do solo durante o processo executivo.

Contudo, como desvantagem, não é recomendável seu uso em terrenos com

presença de nível d’água ou com argila mole saturada, devido ao risco de estrangulamento do

fuste.

21

2.4.4 Estacas escavadas mecanicamente com trado helicoidal

Corresponde a um tipo de estaca escavada no terreno com o auxílio de um trado

helicoidal mecânico (Figura 2.18).

Figura 2.18 – Equipamento para execução de estaca escavada mecanicamente com trado helicoidal (Fonte:

DANTAS NETO, 2008).

De acordo com Falconi (1998), seu processo executivo é constituído das seguintes

etapas:

• Etapa 1: instalação, nivelamento e posicionamento do trado;

• Etapa 2: perfuração do solo com o uso da haste helicoidal até a cota desejada;

• Etapa 3: remoção da haste, fazendo-a girar no sentido contrário ao da

perfuração a cada 2,0 m;

• Etapa 4: apiloamento do furo com soquete de concreto;

• Etapa 5: concretagem do furo;

• Etapa 6: vibração do concreto nos 2,0 m superiores da estaca;

• Etapa 7: colocação da armadura, deixando 50 cm acima da cota de

arrasamento.

22

A utilização deste tipo de estaca oferece como vantagens:

• A grande mobilidade, versatilidade e produtividade;

• Não produz vibração no terreno;

• Permite realizar a amostragem do solo escavado.

Contudo, como desvantagens, a execução deste tipo de estaca é limitada pelo

nível d’água e pela presença de solos com argila mole saturada, devido ao risco de

estrangulamento do fuste.

2.4.5 Estacas tipo hélice contínua

Segundo Antunes e Tarozzo (1998), a estaca tipo hélice contínua é um exemplo

de fundação profunda por concreto moldado in loco e executada com trado helicoidal

contínuo e com injeção de concreto através da haste central do trado, que por meio do

monitoramento contínuo da pressão proporciona a retirada simultânea da haste enquanto é

realizada a concretagem do fuste.

O processo executivo da estaca tipo hélice contínua é dividido em três etapas

(Figura 2.19):

Figura 2.19 – Fases de execução das estacas do tipo hélice contínua (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

23

• Etapa A (perfuração): corresponde a cravação do trado helicoidal contínuo até

a cota especificada em projeto;

• Etapa B (concretagem): bombeia-se o concreto pela haste, de maneira a

preencher o vazio deixado pela hélice, que é retirada simultaneamente à

concretagem;

• Etapa C (armadura): consiste na colocação de armaduras após a concretagem;

De acordo com Antunes e Tarozzo (1998), as principais vantagens do processo

executivos deste tipo de estaca são:

• A elevada produtividade, promovida pela versatilidade do equipamento, que

conseqüentemente gera economia devido à redução do cronograma de obra;

• Adaptabilidade na maioria dos tipos de terreno, exceto quando ocorrem

matacões e rochas;

• Não produz distúrbios e vibrações às construções vizinhas;

• Controle de qualidade dos serviços executados;

• Além de não causar descompressão do terreno, durante a execução.

Entretanto, Antunes e Tarozzo (1998), ressaltam as desvantagens do processo

executivo de estacas do tipo hélice contínua, tais como:

• É necessário que o terreno seja plano e que ofereça fácil movimentação para o

grande porte do equipamento;

• É necessária a existência de uma central de concreto nas proximidades da obra,

por conta da alta produtividade deste processo executivo;

• É necessário um número mínimo de estacas para compensar os custos com a

mobilização dos equipamentos envolvidos;

• É necessário haver no canteiro de obras uma pá-carregadeira para realizar a

limpeza e remoção do material extraído da perfuração.

A Figura 2.20 mostra o equipamento utilizado para execução de estacas tipo

hélice contínua, obtida através de visita a um canteiro de obras localizado na Avenida

Humberto Monte, no bairro Pici, em Fortaleza.

24

Figura 2.20 – Equipamento para execução de estaca tipo hélice contínua.

2.4.6 Estacas raiz

De acordo com Alonso (1998a), a estaca raiz corresponde a um tipo de fundação

injetada, ou seja, um tipo de fundação executada por meio do uso de injeção de calda de

cimento ou de argamassa de cimento e areia sob pressão, garantindo, dessa forma, a

integridade do fuste e aumentando a resistência lateral, de ponta, ou de ambas.

O processo executivo das estacas raiz é dividido em quatro etapas (Figura 2.21):

• Etapa 1: perfuração do terreno por meio de circulação de água;

• Etapa 2: colocação da armadura;

• Etapa 3: preenchimento do furo com argamassa, utilizando um tubo de injeção

que é levado até o final da perfuração e a realização da injeção, de baixo para

cima, até que a argamassa, ou calda de cimento, extravase pela abertura

superior do tubo de revestimento;

• Etapa 4: aplicação de golpes de ar comprimido com remoção simultânea dos

tubos de revestimento rosqueáveis.

25

Figura 2.21 – Etapas de execução das estacas raiz (Fonte: ALONSO, 1998a).

A principal vantagem da estaca raiz é a elevada tensão de trabalho do fuste, que é

constituído por argamassa de cimento e areia, e o fato de ser inteiramente armada ao longo de

todo o seu comprimento. Além disso, por conta do tamanho relativamente pequeno do

equipamento, é uma boa sugestão para fundações em locais de difícil acesso. Contudo, como

desvantagens, o processo executivo de estacas raiz exige um estoque de sacos de cimentos no

canteiro, assim como, a necessidade de reservatório de água na obra e o aspecto de sujeira,

devido à lama resultante do processo de circulação de água, durante a escavação do solo.

Na Figura 2.22, obtida numa visita realizada a um canteiro de obras localizado na

Rua Barão de Aratanha, no bairro de Fátima, em Fortaleza, é possível visualizar a lama

acumulada resultante do processo de execução das estacas tipo raiz.

26

Figura 2.22 – Execução de estaca raiz.

2.4.7 Estacas pré-moldadas

Segundo Alonso (1998b), as estacas pré-moldadas caracterizam-se de acordo com

o método de execução, podendo ser cravadas no terreno por percussão, prensagem ou

vibração, classificadas no grupo das estacas de deslocamento. Em geral, são constituídas por

um único material, podendo ser aço, madeira, concreto armado ou protendido. Quando houver

a associação de dois desses materiais, passa a receber a denominação de estaca mista.

As estacas de madeira são normalmente cravadas por percussão, necessitando de

proteção na cabeça da estaca através do uso de anel cilíndrico de aço, para evitar o

rompimento ou desgaste da madeira devido à ação do pilão. Caso a estaca tenha que

atravessar camadas resistentes de solo, é preciso que a ponta da estaca seja protegida com

uma ponteira de aço. Uma das vantagens é o fato de apresentar vida útil praticamente

ilimitada, desde que seja mantida permanentemente abaixo do nível d’água. Entretanto, como

desvantagem, é a necessidade de receber tratamento contra o apodrecimento precoce e o

ataque de insetos (ALONSO, 1998b).

As estacas metálicas (Figura 2.23) são constituídas por “peças de aço laminado ou

soldado, tais como perfis de seção I e H, chapas dobradas de seção circular, quadrada,

retangular bem como os trilhos, estes reaproveitados após sua remoção de linhas férreas”

(ALONSO, 1998b, p. 375). Dentre as vantagens, apresentam elevada capacidade de suporte,

27

são executadas com grande rapidez e geram perturbações menores do que àquelas geradas por

outros tipos de estacas cravadas por percussão. Contudo, deve-se ter um cuidado especial

quanto à soldagem de perfis que constituem uma mesma estaca, de forma a garantir uma

união eficiente. Conforme Alonso (1998b), um problema comum é o drapejamento, ou seja, o

encurvamento do eixo da estaca metálica, durante a cravação por percussão, através de solos

de baixa resistência (argila mole).

Figura 2.23 – Estacas metálicas com diferentes seções transversais (Fonte: ABCP, s.d.).

Na Figura 2.24, obtida numa visita realizada a um canteiro de obras localizado na

Avenida José Bastos, no bairro Couto Fernandes, em Fortaleza, é possível visualizar o serviço

de soldagem de dois perfis de uma estaca metálica.

Figura 2.24 – Soldagem dos perfis de estaca metálica.

28

As estacas de concreto (Figura 2.25) podem ser armadas ou protendidas (seção

circular), adensadas por centrifugação (seção circular) ou por vibração (seção quadrada ou

circular). Dentre suas vantagens está o controle de qualidade exercido na confecção das

estacas (diferentemente das moldadas in loco). Entretanto, devem-se tomar cuidados quanto

ao transporte, para que não haja quebras, e quanto ao uso em terrenos com presença de

matacões ou camadas pedregulhosas, devido aos riscos de ruptura por conta dos elevados

esforços de cravação (DANTAS NETO, 2008).

Figura 2.25 – Estacas de pré-moldadas de concreto com diferentes seções transversais (Fonte: ABCP, s.d.).

Segundo Dantas Neto (2008), o controle da capacidade de carga das estacas pré-

moldadas é feito através da determinação da nega. A nega corresponde à penetração

permanente da estaca promovida pela aplicação de um golpe do pilão. Normalmente é medida

através de uma série de dez golpes.

2.4.8 Tubulões

De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), os tubulões são elementos de

fundação profunda executados em escavações abertas no terreno, na qual ocorre descida de

operário pelo menos na sua fase final. Podem ser do tipo tubulão a céu aberto ou tubulão a ar

comprimido.

Segundo a NBR 6122 (ABNT, 1996), o procedimento executivo de tubulões a céu

aberto consiste na escavação de um poço aberto no terreno, realizando o alargamento de sua

base e posterior concretagem. São executados, geralmente, acima do nível d’água, a menos

que se faça o rebaixamento do lençol freático, como forma de evitar riscos de

29

desmoronamento da perfuração. Nas situações em que houver apenas carregamento vertical,

pode-se utilizar apenas armadura no topo para fazer a amarração com o bloco de coroamento

(Figura 2.26).

(a) Perspectiva

(b) Corte longitudinal

Figura 2.26 – Tubulão a céu aberto em perspectiva e corte longitudinal (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

De acordo com a NBR 6122 (ABNT, 1996), os tubulões a ar comprimido, sejam

com camisa de concreto (Figura 2.27) ou de aço, são utilizados nas situações nas quais a

escavação é feita abaixo do nível d’água e não é possível realização de rebaixamento do

lençol freático. Permitem profundidades de até 30 m abaixo do nível d’água, desde que sejam

tomadas as precauções quanto à pressão máxima de ar comprimido.

30

Figura 2.27 – Execução de tubulão a ar comprimido com camisa de concreto (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

As principais vantagens deste processo executivo estão na elevada capacidade de

carga dos tubulões, devido ao alargamento da base e que conseqüentemente gera economia

por não utilizar armaduras, além das grandes profundidades obtidas nas escavações,

principalmente quando se utiliza o tubulão com ar comprimido. Entretanto, dentre as

desvantagens, a principal está nos riscos aos quais os operários estão envolvidos

(desmoronamentos e falhas na compressão e descompressão do ar), o que exige uma equipe

médica durante a execução das atividades.

2.5 Escolha do tipo de fundação

Segundo o engenheiro geotécnico Antônio José Nóbrega Júnior, diretor técnico da

empresa Geobrasil/Fundações Projetos e Engenharia Ltda., empresa especializada na área de

projetos e execução de fundações em Fortaleza, podem ser considerados como fatores

31

principais que determinam a escolha de um determinado tipo de fundação:

• A carga da edificação, ou seja, a carga proveniente dos pilares. Assim, é

importante conhecer o carregamento dos pilares, identificando a ocorrência de

esforços de compressão, tração ou de flexão;

• O tipo de solo, que através dos relatórios de sondagem, é possível identificar a

presença de argilas moles orgânicas, de solos muito resistentes, de nível d’água

e de matacões;

• A vizinhança, pois a localização da obra tem sido um fator determinante na

escolha, visto que alternativas à percussão como estacas pré-moldadas de

concreto, metálicas e Franki são evitadas devido aos incômodos sofridos pelos

vizinhos;

• O cronograma de execução, buscando alternativas com menor prazo de

execução;

• E o custo, um fator importante, mas que não pode superar os fatores técnicos

de projeto.

Na situação em que é apontado o uso de fundações profundas do tipo estaca,

parte-se então para a comparação do custo. Na determinação do preço final de uma

alternativa, é preciso levar em consideração três itens importantes: a mão-de-obra, ou seja, a

execução do serviço; o material que será gasto na realização daquela estaca; e o volume do

bloco de coroamento (estrutura de transição entre a fundação e os pilares). O preço final será a

composição destes três itens.

Às vezes, é possível que uma solução seja mais econômica quando se analisa os

custos do serviço, porém quando se adicionam os custos relativos ao volume do bloco de

coroamento (concreto e aço), ela pode torna-se menos atraente.

Embora não seja um fator determinante na escolha, o layout do canteiro de obras

pode influenciar na utilização de determinada solução, como por exemplo, a estaca tipo hélice

contínua. Em canteiros de profundidade elevada (três ou quatro níveis de subsolo) e que não

disponham de rampa, não permitem a entrada da máquina de execução deste tipo de estaca.

Enquanto isso, o equipamento de estaca raiz é favorecido, pois pode entrar no canteiro com o

auxílio de um guindaste.

32

3 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO METROPOLITANA DE FORTALEZA

3.1 Características gerais

A Região Metropolitana de Fortaleza (RMF), também conhecida por Grande

Fortaleza, foi criada pela Lei Complementar Federal nº 14, de 8 de junho de 1973.

Atualmente é formada por 15 municípios (Figura 3.1): Fortaleza, Caucaia, Maranguape,

Pacatuba, Aquiraz, Maracanaú, Eusébio, Guaiúba, Itaitinga, Chorozinho, Pacajus, Horizonte,

São Gonçalo do Amarante, Pindoretama e Cascavel (estas duas últimas ingressaram em 2009

por decisão do governo estadual). Apresenta uma área de 5.785,82 km2 e uma população de

3.665.259 habitantes (WIKIPÉDIA, 2009).

A RMF correponde, em população, à terceira maior região metropolitana do

Nordeste (após as regiões metropolitanas de Salvador e do Recife), gerando como área de

influência, além do estado do Ceará, o oeste do Rio Grande do Norte, o centro-norte do Piauí,

o leste do Maranhão e a região de divisa entre o estados do Ceará e de Pernambuco. Uma das

maiores dificuldades enfrentadas pela RMF é a integração de suas cidades, pois o transporte

coletivo é pouco abrangente. Além disso, a cidade de Fortaleza detém a quase totalidade dos

equipamentos urbanos da metrópole (WIKIPÉDIA, 2009).

Figura 3.1 – Mapa da Região Metropolitana de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).

33

Quanto à economia da RMF, pode-se observar que no entorno do Porto do Pecém,

localizado entre os municípios de Caucaia e São Gonçalo do Amarante, está sendo estruturado

o Complexo Industrial e Portuário do Pecém, que abrigará também a Usina Siderúrgica do

Ceará. Já o Distrito Industrial de Maracanaú abriga boa parte das indústrias da metrópole,

sendo outra parte localizada no corredor da Rodovia BR-116, ao longo de Horizonte e

Pacajus. O turismo e a expansão imobiliária estão entre as principais atividades dos

municípios litorâneos, tais como São Gonçalo do Amarante, Caucaia, Aquiraz e Cascavel.

Fortaleza possui 313,8 km2 e 2.505.552 habitantes. Além disso, possui 34 km de

praias e está situada a uma altitude média de 21 m, é dividida em 114 bairros (Figura 3.2) e

em 6 unidades administrativas diretas da prefeitura denominadas de Secretarias Executivas

Regionais (SERs), conforme Figura 3.3 (WIKIPÉDIA, 2009).

Figura 3.2 – Mapa de situação dos bairros de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).

34

Um setor que tem se destacado na economia de Fortaleza é o da indústria da

construção civil. O acelerado crescimento da cidade tem proporcionado a construção de um

grande número de edificações verticais, principalmente nos bairros localizados na SER II da

capital, tais como Aldeota, Meireles, Praia de Iracema, Mucuripe, Cocó e Dionísio Torres.

Enquanto que nas outras regiões da capital e nos outros municípios da RMF, há a

predominância de edificações horizontais, com alguns ninhos de edificações verticais.

A localização privilegiada de Fortaleza proporciona para a RMF a criação de um

pólo turístico importante tanto para o Nordeste quanto para o Brasil. Devido às belezas de

suas praias, os municípios litorâneos atraem cada vez mais um fluxo maior de turistas

brasileiros e estrangeiros, que por sua vez favorecem a geração de renda e de emprego, em

especial no setor da construção civil.

Fortaleza possui clima quente, com temperatura média de 26,5 ºC, e vegetação

tipicamente litorânea com áreas de mangue do Parque Ecológico do Cocó, sendo esta a maior

área verde da cidade com área de 1.155 hectares. Dentre as capitais do Nordeste, Fortaleza

possui o segundo maior Produto Interno Bruto (PIB), perdendo apenas para Salvador. O

destaque é dado para o comércio, principal atividade responsável por gerar riquezas na

economia fortalezense (WIKIPÉDIA, 2009).

Figura 3.3 – Mapa de situação das Secretarias Executivas de Fortaleza (Fonte: WIKIPÉDIA, 2009).

SER I

SER II SER III

SER IV

SER VI SER V

35

3.2 Geologia

Segundo Miranda (2005), a geologia da RMF é caracterizada pela existência das

seguintes feições geológicas: rochas cristalinas dos tipos metamórficas e ígneas do Complexo

Nordestino, sedimentos terciários do Grupo Barreiras e dunas dos tipos edafizadas e móveis

(Figura 3.4). Todas elas são cortadas por cursos d’água do sistema fluvial, nos quais os

sedimentos recentes estão depositados.

Figura 3.4 – Esboço geológico da Região Metropolitana de Fortaleza (Fonte: MOURA, 1997).

Depósitos fluvio-aluvionares e de mangue

Dunas

Páleo-dunas

Formação Barreiras

Coberturas colúvio-aluvionares

Granitos pós-tectônicos

Complexo Gnáissico-Migmático

Complexo Granítico-Migmático

36

As rochas cristalinas do Complexo Nordestino consistem de metassedimentos,

gnaisses, xistos, quartzitos e calcários, com migmáticos e rochas graníticas associadas ao

período Pré-Cambriano. Os gnaisses de coloração cinza claro, com granulometria média,

constituídos de quartzo, feldspato e mica, são comuns na RMF. Estão presentes na região que

compreendem as cidades de Maracanaú, Maranguape e Caucaia, sendo que na região próxima

ao litoral de Fortaleza elas encontram-se abaixo do Grupo ou Formação Barreiras (Figura

3.5). Nas Serras de Maranguape, da Aratanha e de Camará estão localizadas pedreiras

industriais que fornecem pedras britadas ou em blocos para o setor da construção civil. Nestas

elevações existem, também, depósitos de colúvios, resultantes do transporte dos solos de

alteração (MIRANDA, 2005).

Figura 3.5 – Corte da direção norte-sul (Fonte: MIRANDA, 2005).

A Formação Barreiras, segundo Miranda (2005, p. 296), “distribui-se como uma

faixa sedimentar de largura variável (até 30 km) acompanhando a linha da costa, parcialmente

recoberta junto ao litoral por dunas e areias marinhas”. Tais sedimentos consistem de argilas

variegadas e arenitos avermelhados com níveis caulínicos ou ricos em cascalho, apresentando

camadas laterizadas e conglomerações grosseiras com cimento ferruginoso. Em áreas como a

Volta da Jurema, Mucuripe e Iguape, “este processo de oxidação chega a formar camadas

resistentes, que afloram em alguns pontos do litoral resistindo ao avanço do mar e definindo o

formato da costa”.

As dunas edafizadas, ou páleo-dunas, e as dunas móveis consistem de areias bem

selecionadas de granulação fina a média, às vezes siltosas, quartzosas e quartzo-feldspáticas,

37

com coloração amarela, laranja ou acinzentada. Encontram-se sobre os sedimentos da

Formação Barreiras e, na RMF, as dunas estão quase completamente descaracterizadas por

conta do avanço da urbanização. Enquanto isso, as páleo-dunas estão cobertas por uma

camada de areia com matéria orgânica, mostrando-se com coloração cinza ou marrom

(MIRANDA, 2005).

Seguindo a rede fluvial da RMF, são encontrados os depósitos de sedimentos

aluvionares. Esses depósitos são formados por sedimentos de granulometria grossa ao longo

da calha dos rios nas regiões das rochas cristalinas. Já nas planícies de inundação, são

formadas por areias finas, siltes e argilas, geralmente com matéria orgânica. Enquanto isso,

nas áreas próximas ao litoral, sobre as dunas e os sedimentos da Formação Barreiras, existem

depósitos mais possantes de sedimentos finos com presença de matéria orgânica nas regiões

de lagoas e mangues, como é o caso do depósito de argila orgânica de 12 metros de espessura

da região da Avenida Engenheiro Santana Júnior com o Rio Cocó (MIRANDA, 2005).

3.3 Características geotécnicas

Segundo Miranda (2005, p. 297), “os solos da região [RMF] apresentam

características geotécnicas bem definidas que influenciam o projeto e a execução das obras de

engenharia”. Conseqüentemente, essas características são importantes em relação ao suporte

das fundações das edificações.

A região das rochas cristalinas apresenta três níveis horizontais distintos (Figura

3.6). O primeiro, superficial, apresenta-se como arenoso-argiloso com pedregulhos, marrom,

com presença de raízes e de matérias orgânicas. O segundo horizonte, conhecido no meio

científico por solo residual maduro, apresenta-se como areia argilosa com pedregulhos,

vermelha ou amarela. Por fim, o terceiro horizonte, conhecido por solo residual jovem (ou

saprolito), apresenta-se com a aparência da rocha gnáissica com frações de areia, silte e argila

(MIRANDA, 2005).

38

Figura 3.6 – Horizontes dos solos das regiões cristalinas (Fonte: MIRANDA, 2005).

Assim, Miranda (2005, p. 299) afirma que “estacas pré-moldadas de concreto,

hélice contínua, Franki e tubulões geralmente se apóiam sobre o horizonte saprolítico”. No

caso das estacas raízes, pelo fato de serem executadas com perfuratrizes rotativas, e das

estacas metálicas, por conta das elevadas capacidades e reduzidas seções, elas conseguem

ultrapassar essa camada e atingem a rocha.

Na região da Formação Barreiras, os solos são constituídos por areia, silte e argila

em variadas proporções com níveis ricos em cascalho, com camadas de areias argilosas, areias

siltosas e argilas areno-siltosas, de coloração cinza claro ao vermelho, passando por amarelo e

laranja. Além disso, há a existência de camadas conglomeráticas e laterizadas formando

arenitos de cimento ferruginoso, presentes em cotas próximas ao nível do mar e que irão

influenciar o projeto de fundações para edifícios à beira-mar (Figura 3.7). No caso das estacas

metálicas, a cravação é geralmente interrompida ao atingir estas camadas (MIRANDA, 2005).

Figura 3.7 – Leito conglomerático da Formação Barreiras (Fonte: MIRANDA, 2005).

39

Portanto, na maioria das obras realizadas nesta região, haverá o predomínio de

camadas de areia e argila, pouco permeáveis, com formação de lençol freático e com

consistência e compacidade que variam de forma crescente conforme a profundidade,

medidos através de ensaios de investigação geotécnica, como o SPT, por exemplo. Miranda

(2005, p. 301) afirma que estas condições “não constituirão problema para as fundações de

obras de pequeno porte, mas exigirão fundações profundas em estacas ou tubulões para obras

de maior concentração de cargas”.

Ainda assim, quanto às fundações na Formação Barreiras, segundo Miranda

(2005, p. 301), “as estacas pré-moldadas de concreto, Franki, raiz, hélice contínua e tubulões

geralmente atingem profundidades entre 10 a 15 metros, já as estacas metálicas avançam até

profundidades da ordem de 25 metros”. Entretanto, as estacas metálicas não conseguem

atingir tal profundidade em regiões com presença de arenitos e conglomerados ferruginosos,

como explicitados anteriormente.

Na região de dunas, os solos são constituídos por areias finas e médias, algumas

vezes siltosas, de coloração cinza claro, amarela e laranja, com espessuras de até 15 metros e

compacidade crescente. Estes solos são excelentes para suportar pequenas edificações,

assentadas sobre fundações diretas. No caso de edificações com maiores concentrações de

carga, é exigido o emprego de fundações profundas. De acordo com Miranda (2005, p. 306),

“geralmente as estacas metálicas, Franki, raiz, hélice contínua e tubulões alcançam

profundidades entre 5 a 15 metros. As estacas metálicas não atingem nega nesta camada, indo

buscar apoio nos sedimentos terciários subjacentes”.

Quanto aos depósitos de sedimentos aluvionares, estes são constituídos por areias

grossas e pedregulhos nas calhas dos rios das regiões cristalinas. Neste caso, as obras deverão

se apoiar em fundações profundas sobre o solo residual subjacente ou sobre a rocha do

embasamento. Nas regiões das planícies de inundação, os solos aluvionares são constituídos

por areias finas, siltes e argilas, quase sempre com matéria orgânica, e exigindo fundações

profundas por conta do grande risco de ocorrência de recalques com uso de fundações diretas.

De forma similar, os solos aluvionares da região de rios, mangues e lagoas sobre a Formação

Barreiras e sobre as dunas apresentam, também, granulometria fina com matéria orgânica e

exigindo, de forma obrigatória, o uso de fundações profundas devido aos riscos de recalques

que são oferecidos no caso das fundações diretas (MIRANDA, 2005).

40

3.4 Histórico de fundações na cidade de Fortaleza

O que se sabe da história das fundações executadas em Fortaleza é através de

relatos de profissionais da área geotécnica, como os do engenheiro civil e consultor Antônio

Nunes de Miranda e da área de estruturas de edificações, como os do engenheiro estrutural

Hugo Alcântara Mota, ex-diretores do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do

Ceará.

Até meados da década de 60, havia muitos edifícios de 3 andares executados

sobre fundações diretas, baseados nas condições de carga do solo de dunas, e sendo admitida

nos projetos a capacidade de suporte de 1 kgf/cm2 (ou 100 kPa). Esta capacidade podia variar

de 0,5 kgf/cm2 (nas regiões de dunas depositadas sobre lagoas) a 1,5 kgf/cm2. Assim eram

comuns os recalques sofridos pelas edificações naquela época, contudo ocorriam em

condições aceitáveis.

Um fato que chama a atenção era o edifício do IAPC (Instituto de Aposentadoria e

Pensão dos Comerciários), onde está localizado atualmente o INSS (Instituto Nacional de

Seguridade Social), e recentemente denominado por Previdência Social. Consiste no primeiro

grande edifício de Fortaleza, até a década de 60, com aproximadamente 12 andares, feito em

estrutura de concreto armado e assente sobre fundações diretas do tipo sapatas. Este edifício

ficou famoso, em noticiários da época, pelos recalques relativamente grandes ocorridos, sendo

abandonado por diversas vezes pelos seus usuários. Atualmente, nota-se que a estrutura

encontra-se num ponto de equilíbrio devido à acomodação de suas fundações.

Na década de 70, com a valorização dos terrenos, passou-se a construir edifícios

de 8 andares, cuja capacidade, em geral, não era mais suportada pelas sapatas. Nessa época,

destacam-se as estacas pré-moldadas de concreto. Contudo, com a construção de edifícios de

12 andares, e pelas limitações dimensionais das estacas pré-moldadas da época que

necessitava de comprimentos maiores, adotou-se a solução de construir um nível de subsolo.

Assim as sapatas voltaram a ser empregadas, pois se conseguia capacidades de suportes de 2

kgf/cm2.

Essa época caracteriza-se, também, pelo uso de estacas metálicas, especialmente

na região do litoral de Fortaleza, onde é comum encontrar a camada de arenito, citado

anteriormente. Nessa região, as estacas pré-moldadas não conseguiam atravessar esta camada

resistente, com SPT de 20 a 25 golpes, favorecendo o uso das estacas metálicas que, em geral,

41

penetravam a camada de arenito. Com o tempo, os trilhos utilizados na cravação de estacas

metálicas, até então consideradas sucatas de ferrovias desativadas, tiveram seus preços

majorados, pois o comércio de trilhos ficou concentrado nas mãos de poucas pessoas. Além

do mais, o barulho e a vibração produzidos durante a cravação passou a gerar incômodos à

vizinhança.

Na década de 90, os edifícios chegavam a 18 andares e passaram a ser executados

em estacas, destacando-se como novidade a estaca raiz. Este tipo de fundação passou a

substituir as estacas metálicas, pois como a perfuração é feita com uma broca diamantada,

conseguia atravessar qualquer tipo de terreno, especialmente a camada de leito

conglomerático ferruginoso, localizado na área dos bairros Meireles e Aldeota.

Algumas situações comuns enfrentadas pelos engenheiros da época era a

ocorrência de estacas metálicas de tamanhos diferentes num mesmo bloco de coroamento.

Numa obra realizada na Avenida Beira Mar, aconteceu a situação, num mesmo bloco, haver

uma estaca com comprimento de 4 m e outra, distante 60 cm, ter comprimento de 17 m, pois

nem sempre se conseguia atravessar a camada do conglomerático. Assim, era comum a

utilização de triplo trilho (consiste numa seção transversal triangular formada por três trilhos

soldados), até encontrar o conglomerático, e o uso de trilho simples, onde era possível

atravessar essa camada. Com o uso da estaca raiz, foi possível homogeneizar o tamanho das

estacas de um bloco, facilitando a execução destas no canteiro e oferecendo mais segurança

ao projetista.

Outra solução também utilizada nos edifícios de 18 andares foi a construção de

subsolo com 2 a 3 níveis (atualmente existem subsolos de até 4 níveis em Fortaleza), na qual

se obtêm capacidades de suporte da ordem de 3 a 4 kgf/cm2. Voltando a serem usadas as

sapatas como alternativa.

Recentemente, surgiu a estaca hélice contínua, caracterizada pela alta

produtividade e que, atualmente oferece preço competitivo com a estaca raiz.

Curiosamente, sabe-se da construção de um edifício em tubulão a céu aberto,

localizado na Avenida Borges de Melo, e hoje pertencente à Telemar Norte Leste S/A.

Enquanto as fundações do edifício sede do Banco do Nordeste, no Centro, foram realizadas

com estacas de grande diâmetro moldadas in situ.

42

4 APRESENTAÇÃO DOS DADOS COLETADOS

A seguir, são apresentados os dados obtidos da pesquisa realizada e que foram

coletados através dos trabalhos, em grupo, de alunos da disciplina de Projeto e Construção de

Edifícios, dos últimos cinco anos, ministrada pelos professores Alexandre Araújo Bertini e

Ricardo Marinho de Carvalho, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do

Ceará, dentre os quais foram extraídas as informações quanto à localização, ao número de

pavimentos e ao tipo de fundação executada. Ao todo, foi realizado um levantamento de 107

obras distintas.

Neste levantamento, foram consideradas somente as edificações residenciais e

comerciais a partir de três pavimentos. As obras foram agrupadas conforme o ano em que

foram estudadas pelos alunos do curso de Engenharia Civil.

A Tabela 4.1 fornece os dados sobre 21 obras visitadas no ano de 2005. Nela, é

possível observar que 5 delas encontram-se no Meireles e outras 5 no Cocó. Das 21 obras, 6

foram executadas em fundação direta e as outras 15 foram executadas em fundação profunda .

Tabela 4.1 – Levantamento de obras visitadas no ano de 2005.

Obra Localização Nº de

pavimentos Tipo de fundação

1 Avenida Beira Mar - Meireles 26 Estaca raiz 2 Avenida Beira Mar - Meireles 26 Estaca raiz 3 Rua Aloyzio Soriano Aderaldo - Cocó 26 Estaca hélice contínua 4 Avenida Padre Antônio Tomás - Cocó 25 Estaca Franki 5 Avenida Padre Antônio Tomás - Cocó 26 Sapata 6 Rua João Brígido - Aldeota 25 Estaca metálica 7 Rua Leonardo Mota - Aldeota 22 Sapata 8 Rua João Augusto Lima - Guararapes 18 Estaca hélice contínua 9 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 10 Rua Gonçalves Ledo - Centro 27 Estaca hélice contínua 11 Estrada do Ancuri - Ancuri 3 Radier 12 Avenida Rui Barbosa - Joaquim Távora 20 Estaca raiz 13 Rua Silva Paulet - Meireles 27 Estaca metálica 14 Rua Silva Paulet - Meireles 27 Sapata 15 Rua Conselheiro Tristão - Fátima 22 Estaca raiz 16 Rua Mauro Freire - Cidade dos Funcionários 22 Estaca raiz 17 Rua Paurilo Barroso - Maraponga 4 Radier 18 Avenida Abolição - Meireles 16 Estaca raiz 19 Rua Batista de Oliveira - Cocó 24 Estaca hélice contínua 20 Avenida Engenheiro Santana Júnior - Cocó 28 Estaca raiz 21 Rua Napoleão Laureano - Fátima 19 Estaca raiz

43

Já a Tabela 4.2 fornece os dados sobre 25 obras visitadas no ano de 2006. Nela, é

possível observar que 8 obras encontram-se no Meireles, 4 delas estão no Cocó e outras 3 na

Aldeota. Das 25 obras visitadas, 9 foram executadas em fundação direta, enquanto que 16

foram executadas em fundação profunda.




22 Avenida Conselheiro Gomes de Freitas - Edson Queiroz 3 Estaca pré-moldada de concreto 23 Rua General Tertuliano Potiguara - Aldeota 26 Estaca raiz 24 Rua Padre Guerra - Pici 16 Estaca hélice contínua 25 Rua Andrade Furtado - Cocó 26 Estaca hélice contínua 26 Rua Osvaldo Cruz - Meireles 21 Sapata 27 Avenida Mozart Pinheiro de Lucena - Barra do Ceará 4 Radier 28 Rua Andrade Furtado - Cocó 19 Sapata 29 Rua Tibúrcio Cavalcante - Meireles 26 Estaca raiz 30 Rua Vilebaldo Aguiar - Cocó 22 Sapata 31 Via Paisagística - Serrinha 4 Radier 32 Avenida Miguel Dias - Guararapes 16 Sapata 33 Rua José Vilar - Meireles 25 Estaca raiz 34 Rua Carlos Vasconcelos - Aldeota 20 Estaca raiz 35 Rua José Lourenço - Meireles 21 Estaca hélice contínua 36 Rua Andrade Furtado - Cocó 26 Sapata 37 Avenida Santos Dumont - Papicu 25 Estaca hélice contínua 38 Avenida Washington Soares - Parque Manibura 3 Estaca raiz 39 Rua Barão de Aratanha - Fátima 26 Estaca hélice contínua 40 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 41 Rua Coronel Linhares - Aldeota 26 Sapata 42 Avenida Abolição - Meireles 23 Estaca hélice contínua 43 Rua Ildefonso Albano - Meireles 26 Estaca hélice contínua 44 Rua José Lourenço - Meireles 28 Estaca raiz 45 Avenida Historiador Raimundo Girão - Meireles 18 Estaca raiz 46 Rua Padre Roma - Fátima 24 Estaca hélice contínua

A Tabela 4.3 fornece os dados sobre 16 obras visitadas no ano de 2007. Nela, é

possível observar que 4 obras foram realizadas fora do perímetro da cidade de Fortaleza (1 em

Caucaia e 3 em Aquiraz). Das 16 obras, apenas 3 foram executadas em fundação direta,

enquanto que as outras 13 foram executadas em fundação profunda.

Enquanto isso, a Tabela 4.4 fornece os dados de 23 obras visitadas no ano de

2008. O destaque é dado para a Aldeota, onde foram realizadas 6 obras. Das 23 obras, 6 foram

executadas em fundação direta, enquanto que 17 foram executadas em fundação profunda.

44




47 Rua Barbosa de Freitas - Meireles 27 Estaca metálica 48 Lagoa do Catu (Aquiraz) 5 Estaca hélice contínua 49 Avenida Rui Barbosa - Aldeota 26 Estaca hélice contínua 50 Rua Doutor Gilberto Studart - Cocó 27 Estaca hélice contínua 51 Tabapuá (Caucaia) 5 Estaca raiz 52 Porto das Dunas (Aquiraz) 5 Sapata 53 Avenida Ministro José Américo - Cambeba 23 Estaca Franki 54 Rua Bento Albuquerque - Cocó 14 Estaca Franki 55 Rua Barbosa de Freitas - Meireles 21 Sapata 56 Rua Saldanha Marinho - Fátima 10 Estaca pré-moldada de concreto 57 Rua Padre Valdevino - Centro 7 Estaca hélice contínua 58 Rua Monsenhor Dantas - Jacarecanga 25 Estaca raiz 59 Avenida Washington Soares - Edson Queiroz 16 Estaca hélice contínua 60 Avenida Mister Hull - Pici 16 Estaca hélice contínua 61 Porto das Dunas (Aquiraz) 5 Sapata 62 Rua Barão de Aratanha - Fátima 18 Estaca raiz




63 Rua Júlio Siqueira - Dionísio Torres 23 Estaca hélice contínua 64 Rua Antonele Bezerra - Meireles 26 Estaca hélice contínua 65 Rua Matos Vasconcelos - Damas 11 Estaca pré-moldada de concreto 66 Avenida Santos Dumont - Aldeota 28 Estaca raiz 67 Rua dos Ipês - São Gerardo 10 Estaca pré-moldada de concreto 68 Rua Deputado João Pontes - Fátima 25 Estaca hélice contínua 69 Rua General Tertuliano Potiguara - Aldeota 22 Estaca raiz 70 Avenida Sebatião de Abreu - Cocó 22 Estaca hélice contínua 71 Rua Doutor Atualpa Barbosa Lima - Meireles 25 Estaca raiz 72 Avenida Washington Soares - Edson Queiroz 17 Estaca hélice contínua 73 Rua Pereira Valente - Meireles 26 Estaca raiz 74 Rua Silva Jatahy - Meireles 26 Estaca raiz 75 Rua Padre Valdevino - Aldeota 16 Estaca hélice contínua 76 Rua Walter Pompeu - Álvaro Weyne 4 Radier 77 Rua Monsenhor Catão - Aldeota 26 Sapata 78 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 79 Rua Jacinto Botelho - Guararapes 16 Sapata 80 Avenida Senador Virgílio Távora - Aldeota 4 Sapata 81 Avenida Sargento Hermínio Sampaio - Monte Castelo 17 Estaca hélice contínua 82 Rua Joãozito Arruda - Cidade dos Funcionários 22 Estaca raiz 83 Avenida Historiador Raimundo Girão - Praia de Iracema 18 Estaca raiz 84 Rua Silva Paulet - Aldeota 25 Estaca hélice contínua 85 Rua Adolfo Gurgel – Cocó 16 Sapata

45

Por fim, na Tabela 4.5 são apresentados os dados coletados das visitas realizadas a

22 canteiros de obras no ano de 2009. O bairro Meireles, com 8 obras, aparece como o bairro

com maior número de obras visitadas. Destas 22 obras, 5 foram executadas em fundação

direta, enquanto que 17 foram executadas em fundação profunda.




86 Rua Monsenhor Bruno - Meireles 26 Estaca raiz 87 Porto das Dunas (Aquiraz) 5 Sapata 88 Avenida José Bastos - Farias Brito 18 Estaca raiz 89 Avenida Antônio Justa - Meireles 26 Estaca hélice contínua 90 Rua Silva Jatahy - Meireles 26 Estaca raiz 91 Avenida Engenheiro Santana Júnior - Cocó 28 Estaca raiz 92 Avenida Rui Barbosa - Meireles 28 Estaca hélice contínua 93 Avenida Norte - Engenheiro Luciano Cavalvante 10 Estaca pré-moldada de concreto 94 Rua Vicente Linhares - Aldeota 25 Sapata 95 Avenida Desembargador Moreira - Dionísio Torres 18 Sapata 96 Rua Silva Jatahy - Meireles 27 Estaca raiz 97 Rua Joãozito Arruda - Cidade dos Funcionários 24 Estaca raiz 98 Avenida 13 de Maio - Fátima 25 Estaca hélice contínua 99 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Sapata 100 Porto das Dunas (Aquiraz) 4 Estaca raiz 101 Rua Marcos Macedo - Aldeota 16 Sapata 102 Rua Ana Bilhar - Meireles 24 Estaca raiz 103 Rua Pereira Valente - Meireles 21 Estaca raiz 104 Rua Goiás - Jóquei Clube 17 Estaca raiz 105 Rua Monsenhor Bruno - Meireles 23 Estaca hélice contínua 106 Rua Guilherme Rocha - Centro 32 Estaca raiz 107 Rua Barão de Aratanha - Fátima 20 Estaca raiz

46

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

A seguir são apresentados os resultados da pesquisa realizada, divididos em três

parâmetros: quanto à localização dos edifícios pesquisados, quanto ao tipo de fundação

executada e quanto ao número de pavimentos dos edifícios.

• Quanto à localização dos edifícios pesquisados

Dentre os municípios da RMF, percebe-se que as obras estudadas pela pesquisa

estão localizadas, geograficamente, em Fortaleza (dividida em 6 SERs), Aquiraz (Porto das

Dunas e Lagoa do Catu) e Caucaia (Tabapuá). A partir daí, é possível notar a concentração

territorial destas obras, de acordo com o mapa de situação dos bairros de Fortaleza, na região

administrada pela Secretaria Executiva Regional II, conforme a Figura 5.1.

Figura 5.1 – Mapa geral de localização das obras pesquisadas.

47

Verifica-se, dentre as 107 obras pesquisadas, que 97% delas encontram-se na

cidade de Fortaleza. Restando apenas 8% das obras realizadas no município de Aquiraz

(sendo 8 obras no Porto das Dunas e 1 na Lagoa do Catu) e 1% no município de Caucaia

(com 1 obra no Tabapuá), conforme Figura 5.2.

91%

8%

1%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Fortaleza

Aquiraz

Caucaia

Figura 5.2 – Distribuição das obras pesquisadas na Região Metropolitana de Fortaleza.

Na cidade de Fortaleza, com 97 obras do levantamento realizado, observa-se que a

área administrada pela SER II detém 69% das obras executadas na cidade. Em seguida, a área

administrada pela SER IV apresenta 12% das obras executadas. Enquanto isso, a SER VI

(com 9%), SER I (com 6%), SER III (com 3%) e SER V (com 1%), conforme Figura 5.3.

6%

69%

3%

12%

1%

9%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80%

SER I

SER II

SER III

SER IV

SER V

SER VI

Figura 5.3 – Distribuição das obras pesquisadas na cidade de Fortaleza.

48

Na área administrada pela SER II, em Fortaleza, tem-se 67 obras do levantamento

realizado. Destas obras, 40% estão localizadas no Meireles, 21% estão na Aldeota e 21% no

Cocó. Em seguida, aparecem Centro (com 4,5%), Guararapes (com 4,5%), Dionísio Torres

(com 3%), Engenheiro Luciano Cavalcante, Joaquim Távora, Papicu e Praia de Iracema (com

1,5% cada), conforme Figura 5.4.

40%

21%

21%

4,5%

4,5%

3%

1,5%

1,5%

1,5%

1,5%

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Meireles

Aldeota

Cocó

Centro

Guararapes

Dionísio Torres

Eng. Luciano Cavalcante

Joaquim Távora

Papicu

Praia de Iracema

Figura 5.4 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER II.

Já na área administrada pela SER IV, com 11 obras do levantamento realizado,

82% localizam-se no bairro de Fátima e 9% nos bairros Damas e Serrinha, cada (Figura 5.5).

82%

9%

9%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Fátima

Damas

Serrinha

Figura 5.5 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER IV.

49

Enquanto isso, na área administrada pela SER VI, com 9 obras do levantamento

realizado, 33,5% localizam-se nos bairros Cidade dos Funcionários e Edson Queiroz, cada,

ficando os bairros Ancuri, Parque Manibura e Cambeba com 11% cada (Figura 5.6).

33,5%

33,5%

11%

11%

11%

0,0% 5,0% 10,0% 15,0% 20,0% 25,0% 30,0% 35,0% 40,0%

Cidade dos Funcionários

Edson Queiroz

Ancuri

Cambeba

Parque Manibura

Figura 5.6 – Distribuição das obras pesquisadas na área da SER VI.

• Quanto ao tipo de fundação executada

Das 107 obras pesquisadas na RMF, observa-se que 27% delas foram executadas

com fundações diretas e 73% com fundações profundas (Figura 5.7).

27%

73%

Fundação direta

Fundação profunda

Figura 5.7 – Identificação geral dos tipos de fundações executadas na RMF.

50

Considerando as 29 obras executadas em fundação direta na RMF, observa-se que

83% delas foram executadas com sapatas e 17% com radier (Figura 5.8).

83%

17%

Sapata

Radier

Figura 5.8 – Tipos de fundações diretas executadas na RMF.

Se forem consideradas as 78 obras executadas em fundação profunda na RMF,

observa-se que 47% delas foram executadas com estaca raiz, 39% com estaca hélice contínua,

6% com estaca pré-moldada de concreto e 3% com estaca metálica e estaca Franki, cada.

(Figura 5.9).

47%

39%

6%

4% 4% Estaca raiz

Estaca hélice contínua

Estaca pré-moldada deconcreto

Estaca metálica

Estaca Franki

Figura 5.9 – Tipos de fundações profundas executadas na RMF.

51

Contudo, ao considerar as 107 obras do levantamento, verifica-se que em 35%

foram realizadas em estaca raiz, 28% em estaca hélice contínua, 22% em sapata, 4,5% em

estacas pré-moldadas de concreto e em radier, cada, e 3% em estaca metálica e em estaca

Franki, cada (Figura 5.10).

35%

28%

22%

4,5%

4,5%

3% 3%Estaca raiz


Sapata

Estaca pré-moldada deconcreto

Radier

Estaca metálica

Estaca Franki

Figura 5.10 – Identificação detalhada dos tipos de fundações executadas na RMF.

• Quanto ao número de pavimentos dos edifícios

Verifica-se que, das 107 obras pesquisadas, 21% delas encontram-se na faixa de 3

a 10 pavimentos, 23% na faixa de 11 a 20 pavimentos e 56% na faixa de 21 a 32 pavimentos.

(Figura 5.11).

De 21 a 32 pavimentos

56%


21%


23%

Figura 5.11 – Identificação das faixas por número de pavimentos na RMF.

52

Dentre as 22 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de 3 a 10 pavimentos,

36% delas foram realizadas fundações em sapata, 23% em radier, 18% em estaca pré-moldada

de concreto, 14% em estaca raiz e 9% em estaca hélice contínua (Figura 5.12).

Sapata36%

Radier23%

Estaca raiz14%


9%

Estaca pré-moldada de

concreto18%

Figura 5.12 – Tipos de fundações executadas na faixa de 3 a 10 pavimentos na RMF.

Porém, ao se considerar as 25 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de 10

a 20 pavimentos, em 40% delas foram realizadas fundações do tipo estaca raiz, em 28% do

tipo estaca hélice contínua, em 24% do tipo sapata e em 4% dos tipos estaca pré-moldada de

concreto e estaca Franki, cada (Figura 5.13).

Estaca raiz40%


28%

Estaca pré-moldada de

concreto4%

Sapata24%

Estaca Franki4%

Figura 5.13 – Tipos de fundações executadas na faixa de 11 a 20 pavimentos na RMF.

53

Por fim, ao se considerar as 60 obras pesquisadas na RMF e situadas na faixa de

21 a 32 pavimentos, tem-se que em 40% delas foram realizadas fundações do tipo estaca raiz,

em 35% do tipo estaca hélice contínua, em 17% do tipo sapata, em 5% do tipo estaca metálica

e em 3% do tipo estaca Franki (Figura 5.14).

Estaca raiz40%


35%

Estaca Franki3%

Estaca metálica5%

Sapata17%

Figura 5.14 - Tipos de fundações executadas na faixa de 21 a 32 pavimentos na RMF.

Dessa forma, nota-se que a estaca tipo raiz corresponde à solução mais empregada

na execução de fundações de edifícios de múltiplos pavimentos na RMF. Se forem

considerados os edifícios situados nas faixas de 10 a 20 pavimentos e de 21 a 32 pavimentos,

essa solução chega a corresponder a 40% do total de fundações executadas na região, em cada

faixa.

Em seguida, a estaca hélice contínua, de tecnologia recente e atualmente com

preço competitivo, aparece como a segunda opção mais utilizada na RMF. Contudo, visto que

a maior parte das obras realizadas na RMF localiza-se na área delimitada pelos bairros

Meireles e Aldeota, o uso maior da estaca raiz pode ser atribuído por ser a única opção que

permite atravessar a camada de arenito presente na Formação Barreiras.

Além disso, um fato que chama a atenção é a utilização de fundações diretas do

tipo sapata em edifícios situados na faixa de 21 a 32 pavimentos, comprovando que nas

situações em que são construídos edifícios com 2 ou 3 níveis de subsolo, em geral, atingem-se

camadas de solo com capacidades de suporte elevadas, tornando a solução em sapata

competitiva diante dos tipos de fundações profundas.

54

6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES

O objetivo principal deste trabalho foi fazer um levantamento dos tipos de

fundações executadas nos edifícios a partir de 3 pavimentos, localizados na Região

Metropolitana de Fortaleza, nos últimos cinco anos. Foram pesquisadas 107 obras cujos

dados foram coletados por meio dos trabalhos de alunos da disciplina de Projeto e Construção

de Edifícios, do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará. Pelo exposto,

pode-se concluir que a estaca do tipo raiz tem sido a fundação mais utilizada nas obras

pesquisadas.

Ao analisar as justificativas do emprego desta solução, deve-se atentar para os

fatores que determinam a escolha do tipo de fundação, tais como o carregamento da

edificação, o tipo de solo, a vizinhança, o cronograma de execução e o custo.

A estaca raiz apresenta elevada capacidade de carga, sendo empregada na

execução de edifícios altos desde a década de 90 em Fortaleza. Além disso, a estaca raiz

surgiu como uma alternativa de fundação profunda que não causa incômodos à vizinhança,

pois seu processo de execução não é percussivo, como ocorre com as estacas pré-moldadas de

concreto, metálicas e Franki.

Às vezes, duas alternativas podem ser equivalentes do ponto de vista técnico e

econômico, permitindo então a utilização de qualquer uma delas. Neste caso, tem-se

observado um uso maior da estaca raiz, visto que há uma maior disponibilidade de

equipamentos para a sua execução na cidade de Fortaleza do que a sua principal concorrente,

a estaca hélice contínua.

Quanto ao tipo de solo, a estaca raiz, que apresenta processo de escavação com

auxílio de brocas diamantadas, é a única solução capaz de atravessar camadas resistentes,

como os matacões ou até mesmo a camada de leito conglomerático ferruginoso presente nos

bairros onde mais se constrói edifícios em Fortaleza, como é o caso do Meireles e da Aldeota,

localizados na região da Formação Barreiras.

Contudo, observa-se o uso crescente da estaca hélice contínua, principalmente

devido à sua alta produtividade e pelo preço cada vez mais competitivo, podendo,

futuramente, tornar-se a solução mais empregada na RMF. Mas vale ressaltar que a estaca

hélice não substitui a estaca raiz nas situações de camadas rochosas, como já foi citado.

Além disso, pode-se concluir, também, a predominância do uso de fundações

55

diretas nas edificações situadas na faixa dos 3 a 10 pavimentos, sendo realizadas com sapatas

ou radiers. Entretanto, à medida que os edifícios vão se tornando cada vez mais altos,

observou-se uma redução do uso de sapatas como fundação.

Nas situações em que foram utilizadas as sapatas para edificações mais altas,

como é o caso dos edifícios de mais de 20 pavimentos, verificou-se a utilização de subsolos

profundos para estacionamentos, permitindo, dessa forma, que fossem atingidas as camadas

de solo com elevadas capacidades de suporte, o que fez com que a solução em sapata, que já

atendia aos critérios técnicos, tornar-se economicamente atraente diante das outras soluções,

como as fundações profundas.

Como sugestão para futuros trabalhos, seria interessante a realização de

levantamentos semelhantes, utilizando o mesmo grupo de obras pesquisadas, para outros

sistemas de edificações, tais como:

• Os tipos de estrutura dos edifícios, incluindo os materiais utilizados nos

elementos estruturais, por exemplo;

• Os tipos de revestimentos externos usados em fachadas, abordando as técnicas

de execução;

• E outros, como os tipos de vedações verticais, de sistemas prediais, de

coberturas ou de pavimentação.

56

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ALONSO, U.R. Execução de fundações profundas: estacas injetadas. In: HACHICH, W.; FALCONI, F.F.; SAES, J.L.; FROTA, R.G.Q.; CARVALHO, C.S.; NIYAMA, S. (Org.). Fundações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Pini, 1998a . p. 361-372.

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57

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ANEXO

EXEMPLO DE PERFIL INDIVIDUAL DE SONDAGEM

Figura A.1 – Exemplo de perfil individual de sondagem (Fonte: DANTAS NETO, 2008).

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