ARTIGO ORIGINAL
ARAUJO, Weslley de Sousa [1], FONSECA, Francis Vinícius Borges [2], JÚNIOR, João Vaz de Lima [3], MELO, Renata de Oliveira [4]
ARAUJO, Weslley de Sousa. Et al. Análise e dimensionamento de fundações profundas, visando a viabilidade econômica e segurança estrutural. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 03, Ed. 12, Vol. 08, pp. 119-143, Dezembro de 2018. ISSN:2448-0959
RESUMO
A fundação é um elemento de muita importância em uma construção e sua função é basicamente absorver os impactos e os transportar e distribuir até o solo. O tipo de alicerce a ser usado irá depender de diversos fatores como o tipo de solo e a carga a ser suportada. Existe hoje diversos tipos de fundações profundas e rasas. Em nossa região os tipos de estacas mais utilizadas são as profundas do tipo estaca escavada e hélice contínua. Assim sendo, buscamos analisar a viabilidade econômica e de execução entre esses dois tipos de fundação, para quando o teste de sondagem do solo recomendar esses tipos de fundações para um determinado solo o engenheiro da obra tenha condições e materiais para o ajudá-lo a escolher. Para isso foi realizado o dimensionamento de ambas as estacas, conforme a planta de carga e o laudo de sondagem que foram realizados seguindo as NBR’s. O método de cálculo escolhido foi o de Aoki-Velloso, o qual corresponde a expressões semi-empíricas para a determinação de cargas em fundações. Procedido ao levantamento dos diâmetros e profundidades das estacas, foi requerida a três empresa um orçamento comparativo entre as duas estacas solicitadas no qual adotamos o menor preço encontrado. Com os resultados obtidos foi feito o cálculo de toda armação contida nas estacas e também nos blocos de coroamento das duas fundações. Tendo todo o aço e concreto calculado, realizou-se uma cotação de preços em cinco empresas atendentes em Patos de Minas e Uberlândia, no qual adotamos o menor preço encontrado. Finalizado o objetivo deste estudo, foi notado que para este caso proposto no trabalho, o uso da estaca escavada se torna o mais viável economicamente e a hélice contínua se torna mais viável se tratando da execução.
Palavras-Chave: Fundações profundas. Hélice contínua. Estaca escavada
INTRODUÇÃO
Desde os primórdios dos tempos, o método de desenvolvimento de fundações vem se aperfeiçoando cada vez mais, devido aos grandes avanços científicos e tecnológicos.
Um avanço tecnológico que vale destacar foi o grande desenvolvimento dos métodos investigativos de solo, onde através deles podemos caracterizar o tipo de dimensionamento que pode ser executado para determinado local e prever como agir para determinadas situações que possam ser encontradas como obstáculos durante a execução e posteriores problemas com recalque e outros.
Através de análises de solos, o homem foi aperfeiçoando técnicas de estabilização de estruturas, onde foram criados tipos de fundações, devido às várias situações provenientes a cada tipo de solo e que possam interferir ao seu suporte de carga.
Analisando o tipo de edificação a ser construída, o solo a ser trabalhado e a carga a ser suportada, foi desenvolvido dois tipos de fundações, onde se dividem no grupo de rasas ou profundas. Fundações rasas têm por finalidade ser trabalhadas em solos de alta resistência, onde seu objetivo é dar suporte de carga a edifícios de pequeno porte e que concentrem pequenas cargas. As fundações profundas se adaptam a solos de baixa resistência e dão suporte de carga para edificações de grande porte e que concentre grandes cargas a serem transmitidas ao solo.
A problemática desse estudo gira em torno dos vários projetos de fundações que vem sendo desenvolvidos, o que pode gerar dúvida quanto ao método a ser utilizado
Por isso, buscamos fazer um comparativo de custo e execução entre dois tipos de fundações profundas, e mostrar que a escolha correta influenciará no resultado final da obra.
Para esse objetivo foi realizado um dimensionamento de duas fundações profundas com base em uma planta de carga de uma edificação a ser executada em Patos de Minas. Esse dimensionamento baseou-se em planilhas eletrônicas já programadas e fornecidas pela UFG, utilizando o método de Aoki Velloso.
2. PROPRIEDADES DOS SOLOS
De acordo com Pinto, 1998, o solo é constituído por partículas sólidas, líquida e ar entre seus vazios, destaca-se em algumas situações uma espécie de cimentação entre suas partículas, porém de maneira bastante reduzida, quando comparado a cristais de metal ou agregados de um concreto.
É importante fazer uma análise do tamanho das partículas constituídas no solo, “numa primeira aproximação, pode-se identificar que alguns solos possuem grãos perceptíveis a olho nu, como os grãos de pedregulho, ou a areia do mar, e que outros têm os grãos tão finos que, quando molhados, transformam-se numa pasta (barro), não se visualizando individualmente as partículas. ” (PINTO 1998).
De acordo com Silva (2009), os solos mais comuns no Brasil, suas características e seus problemas devem ser conhecidos por todos, pois só assim é possível traçar a melhor forma de se lidar com suas deficiências e/ou tirar vantagem de suas características.
Os três principais tipos de solos são argila, silte e areia, possuem características distintas entre si, como percolação, diâmetro das partículas, grau de compactação, entre outros.
Os solos argilosos possuem características como alta impermeabilidade, cor viva, e grãos microscópicos. Este solo popularmente encontrado em todo Brasil, pode ser usualmente utilizado para fundações tanto superficiais quanto profundas, quando utilizadas em fundações superficiais, em função do lençol freático é comum ocorrer recalques. Em fundações profundas já é necessária uma grande profundidade para atingir uma maior resistência, devido à grande carga a ser recebida.
Por fim os solos arenosos são de fácil distinção devida seus grãos serem grossos, médios e finos, mas todos visíveis a olho nu. Para execução de fundações profundas sobre um solo molhado só é possível sua execução a ar comprimido, já nas fundações rasas há uma maior dificuldade para manter a estabilidade das paredes laterais, devido sua baixa coesão entre as moléculas, como demonstra a Tabela 1 a seguir.
Tabela1: Classificação dos solos com relação ao diâmetro dos grãos.
| Classificação dos solos | |
| Pedregulhos | de 2,0mm a 15cm |
| Areias | de 0,075mm a 2mm |
| Silte | de 0,002mm a 0,075mm |
| Argila | inferior a 0,002mm |
Fonte: Falconi, 2013.
2.1 INVESTIGAÇÃO DO SOLO
Essa fase é indicada para analisar as condições de projeto nas áreas mais perigosas da obra, ou pela variação de solos. Podemos ter dificuldade na execução, e por isso essa investigação deve ser feita com o acompanhamento de um projetista na obra. (VELLOSO; LOPES, 2012).
Para a realização de sondagens são dispostos vários tipos de ensaio, podendo em alguns casos tem os tipos de sondagens específicos, conforme a estrutura do solo a ser investigado. O tipo de sondagem utilizado para o estudo foi o Standad Penetration Test, conhecido por SPT, conforme apresentado na Figura 1.
Figura1: SPT Standard Penetration Test
De acordo com a ABNT NBR 6484 (2001), os parâmetros sobre as estruturas destes instrumentos de ensaio consistem em um tripé, uma carga de 65 kg, uma guia, um revestimento, bomba, amostrador, hastes e um trépano. Para sua realização é montado o tripé, em seguida esse tripé sustenta uma carga de 65kg, que fica preso numa guia de 75cm, para ser erguida manualmente ou motorizado com intuito de aplicar golpes em uma haste que será cravada no solo.
Sempre será desprezado o primeiro metro superficial do terreno, após essa cravação se dá início ao relatório contendo o número de golpes transmitidos para cravação a cada 45cm, sendo os primeiros 15 cm são desprezados, e considera a soma de golpes dos últimos 30cm (VELLOSO; LOPES, 2012).
2.2 TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS
São aquelas onde as forças de tensão sobre o solo é feito por escavações em determinados locais cuja essas escavações devem ser o dobro da sua superfície menor e deve ter pelo menos 3 metros de profundidade (VELOSO; LOPES, 2012). Existem alguns tipos de alicerces profundos, iremos detalhar somente a estaca escavada e a hélice contínua por serem o objeto de estudo desta pesquisa.
2.2.1 ESTACAS ESCAVADAS
As estacas escavadas, dividem-se em com lama bentonítica e sem lama bentonítica.
A estaca escavada sem lama bentonítica, apresentada na Figura 2, é um tipo de fundação onde são moldadas in-loco, com auxílio de perfuratrizes, trados helicoidais, trados manuais ou mecânicos, sendo que a utilização destes últimos citados, não é possível obter grandes profundidades (FALCONI; FILHO; FÍGARO, 2002).
Figura 2: Estaca Escavada sem lama bentonítica
Seu processo executivo constitui na perfuração do solo até a cota de projeto, após a retirada do material escavado é feita a sua concretagem e colocado a armadura. Suas vantagens consistem em ausência de vibrações, amostragem do solo, execução rápida, e podem ser executas próximas as divisas.
Como desvantagens não há grandes diâmetros comerciais, impossibilitando resistências a cargas muito elevadas, e sua perfuração deve ser finalizada antes do nível freático.
A estaca escavada com lama bentonítica, é um tipo de estaca a ser utilizado em situações em que haja terrenos muito colapsíveis e próximos ao lençol freático.
De acordo com Rebello (2008), estacas escavadas com lama bentonítica, mostrada na Figura 3, consiste pela execução de um equipamento rotativo, anexo a um guindaste ou por outro sistema chamado de clamshell. Existem dois tipos de execuções, sendo estacas circulares (estações) e estacas retangulares (barretes). A escavação desse tipo de estaca necessita de um fluido estabilizador, (lama bentonítica). A betonita é um tipo de argila que em contato com a água, ela se espande formando um fluido impermeável denominado (cake).
Figura 3: Estaca Escavada com lama bentonítica
Ainda segundo Rebello (2008), é necessário realizar uma limpeza antes da concretagem, para a retirada de resíduos provenientes da mistura da lama com o solo. Após a limpeza é colocado a armadura seguida da concretagem, onde deve ser realizado de baixo para cima e ter fluidez necessária para remover parte da lama em excesso das superfícies da armadura.
2.2.2 ESTACA TIPO HÉLICE CONTÍNUA
Maia (2002), afirma que, a estaca do tipo hélice continua apresentada na Figura 4, é uma fundação moldada in-loco, onde sua perfuração é executada por meio de um trado com hélice contínua, e há uma injeção de concreto partindo de um tubo acoplado ao centro da hélice.
Figura 4: Estaca tipo hélice contínua
Em 1987 foram executadas as primeiras estacas do tipo hélice contínua no Brasil. No início eram executadas com equipamentos adaptados, visando sempre a melhoria devidos as vantagens e facilidades que seu método executivo apresentava. A partir de 1993, com a grande utilização desta estaca no Brasil, começaram as importações de equipamentos específicos para a execução desta estaca (ANDRADE 2009, apud PENNA et al., 1999).
Sua execução é monitorada eletronicamente, podendo assim obter informações como torque, velocidade de rotação da hélice, pressão de bombeamento do concreto e perdas de concreto. Esta estaca permite a execução próxima de divisas diminuindo excentricidades, nas cargas de pilares ao centro de estacas. Ela apresenta diversas vantagens como ser executadas em qualquer tipo de solo e abaixo de lençol freático, porém não há torque suficiente para perfurar algumas rochas e matacões (REBELLO, 2008).
O processo executivo consiste na perfuração do solo, através de uma hélice contínua até a cota de projeto. Após sua retirada há uma injeção de concreto simultaneamente até o topo da estaca. Sua armação é mergulhada imediatamente após a retirada do trado, com auxílio de um pilão de pequena carga.
2.3 CAPACIDADE DE CARGA (MÉTODO AOKI-VELLOSO)
Para determinação da capacidade de carga foi desenvolvido um método por Aoki-Velloso. Este método corresponde a expressões semi-empíricas para a determinação de cargas em uma fundação. Essa capacidade de carga na ruptura é dada nas fórmulas a seguir enumeradas.
Onde:
rl: atrito lateral desenvolvido no contato fuste-solo;
rp: resistência de ponta;
Ap: área da ponta da estaca;
U: perímetro da seção transversal do fuste;
Δι: trecho do fuste onde se admite rl constante.
??=?.?/?1 (4)
??=?.?.?/?2 (5)
Para determinação do coeficiente K e do atrito α, e dos fatores F1 e F2 são dadas as tabelas abaixo.
Tabela 2: Coeficiente K e razão de atrito α
| Coeficiente K e razão de atrito α | ||
| Solo | K(kgf/cm²) | α(%) |
| Areia | 10 | 1,4 |
| Areia siltosa | 8 | 2 |
| Areia silltoargilosa | 7 | 2,4 |
| Areia argilosa | 6 | 3 |
| Areia argilossiltosa | 5 | 2,8 |
| Silte | 4 | 3 |
| Silte arenoso | 5,5 | 2,2 |
| Siltearenoargiloso | 4,5 | 2,8 |
| Silte argiloso | 2,3 | 3,4 |
| Silteargiloarenoso | 2,5 | 3 |
| Argila | 2 | 6 |
| Argila arenosa | 3,5 | 2,4 |
| Argila arenossiltosa | 3 | 2,8 |
| Argila siltosa | 2,2 | 4 |
| Argila siltoarenosa | 3,3 | 3 |
Fonte: Aoki N, Cintra J.C (2010).
Tabela 3: Fatores de correção F1e F2
| Fatores de correção F1 e F2 | ||
| Tipo de estaca | F1 | F2 |
| Franki | 2,5 | 5 |
| Pré-moldadas | 1,75 | 3,5 |
| Escavada | 3 | 6 |
| Raiz, Hélice Contínua, Ômega. | 2 | 4 |
Fonte: Aoki N, Cintra J.C (2010).
A fórmula a seguir corresponde, a carga de ruptura x carga admissível.
?????=??/?? (8)
Fatores de segurança globais mínimos para elementos de fundação à compressão dados pela Tabela 4.
Tabela 4: Método de obtenção da resistência
| Tipo | Método de obtenção da resistência | FS |
| Profundas | Método analítico | 2,0 |
| Método semi-empírico | 2,0* | |
| Método analítico ou semi-empírico com duas ou mais provas de cargas | 1,6 |
Fonte: Velloso, 2010.
2.3.1 BLOCOS DE COROAMENTO PARA 1 ESTACA
Para o projeto será necessário um memorial de cálculo referente ao bloco de coroamento. Com isso foi utilizado os cálculos fornecidos nas Figuras 5 e 6.
Figura 5: Dimensionamento de blocos de coroamento sobre 1 estaca
Figura 6: Dimensionamento de blocos de coroamento sobre 1 estaca
2.3.2 BLOCOS DE COROAMENTO PARA 2 ESTACA
Para o projeto será necessário um memorial de cálculo referente ao bloco de coroamento. Com isso foi utilizado os cálculos fornecidos nas Figuras 7 e 8.
Figura 7: Dimensionamento de blocos de coroamento sobre 2 estaca
Figura 8: Dimensionamento de blocos de coroamento sobre 2 estaca
4. METODOLOGIA
Esse estudo foi realizado com base em uma pesquisa bibliográfica, sobre os tipos de solo, métodos investigativos de sondagem, fundações rasas e profundas. Através do estudo foi possível conhecer as características dos tipos de fundações profundas, dimensionamento e etapas para a elaboração de projetos de fundações.
Como método de análise foi consultado junto ao site da Universidade Federal de Goiás, um material exposto ao público, onde se caracteriza em planilhas eletrônicas desenvolvidas pelo aluno de iniciação científica Tobias Ribeiro Ferreira e seu orientador Rodrigo Gustavo Delalibera.
A planilha foi desenvolvida com base no estudo de Aoki-Velloso, o método de Aoki-Velloso,utiliza formulações semi-empíricas, através da qual são empregadas para a determinação da capacidade de cargas de estacas.
Com base no laudo de sondagem, foi elaborado um estudo de fundação que poderá ser aplicado ao solo. Para dimensionamento de projeto, foram as planilhas eletrônicas, conforme apresentado na Figura 9, como apoio ao levantamento da capacidade de carga em relação às estacas escolhidas e analisando características como diâmetro, cota de apoio e demais variáveis de projeto.
Figura 9: Planilha Método de Aoki– Velloso.
Feito o preenchimento da primeira planilha onde é descrito a entrada de dados da fundação a ser trabalhada, obteve uma segunda planilha, conforme mostrado na Figura 10, com os resultadosestabelecidos pelo método de Aoki-Velloso.
Figura 10: Planilha Método de Aoki – Velloso
Após o desenvolvimento dos projetos, foi realizado o levantamento quantitativo de materiais, como volume de concreto, e quantidade de aço (kgf) e serviços, necessários para a execução de cada projeto.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Para preenchimento das planilhas eletrônicas desenvolvidas pelo aluno de iniciação científica Tobias Ribeiro Ferreira e seu coorientador Rodrigo Gustavo Delalibera, foram necessários terem posse de um laudo de sondagem para uma melhor concepção da resistência oferecida pelo solo e uma planta de cargas. Assim foi nos disponibilizado a seguinte Figura 11 referente ao laudo de sondagem, e anexo da planta de carga.
Figura 11: Laudo de Sondagem
Para melhor organização e interpretação dos dados referentes à planta de carga é apresentada a seguinte Tabela 5.
Tabela 5: Carga dos Pilares
| Carga Pilares | |||
| Pilares | Carga Permanente (Tf) | Sobrecarga (Tf) | Total (Tf) |
| 1 | 5,77 | 0,66 | 6,43 |
| 2 | 2,39 | 0,1 | 2,49 |
| 3 | 1,07 | 0,04 | 1,11 |
| 4 | 1,79 | 0,1 | 1,89 |
| 5 | 2,78 | 0,13 | 2,91 |
| 6 | 1,6 | 0,08 | 1,68 |
| 7 | 4,74 | 0,02 | 4,76 |
| 8 | 14,7 | 2,29 | 16,99 |
| 9 | 24,78 | 3,73 | 28,51 |
| 10 | 25,14 | 3,45 | 28,59 |
| 11 | 25,73 | 3,56 | 29,29 |
| 12 | 20,82 | 2,32 | 23,14 |
| 13 | 4,88 | 0,3 | 5,18 |
| 14 | 9,05 | 0 | 9,05 |
| 15 | 6,33 | 0,47 | 6,8 |
| 17 | 13,04 | 1,8 | 14,84 |
| 18 | 11,08 | 1,35 | 12,43 |
| 19 | 19,89 | 2,18 | 22,07 |
| 20 | 23,26 | 5,24 | 28,5 |
| 21 | 14,48 | 3,25 | 17,73 |
| 22 | 29,94 | 6,69 | 36,63 |
| 23 | 8,1 | 1,28 | 9,38 |
| 24 | 12,6 | 1,68 | 14,28 |
| 25 | 12,54 | 5,16 | 17,7 |
| 26 | 6,07 | 0,52 | 6,59 |
| 27 | 8,05 | 0,87 | 8,92 |
| 28 | 6,76 | 0,64 | 7,4 |
| 29 | 4,78 | 0,33 | 5,11 |
| 30 | 11,94 | 2,59 | 14,53 |
| 31 | 12,18 | 3,83 | 16,01 |
| 32 | 3,46 | 0,41 | 3,87 |
| 33 | 8,92 | 3,4 | 12,32 |
Fonte: Autores, 2017.
A tabela 5 apresenta a quantidade de pilares e suas respectivas cargas e sobrecargas de acordo com o anexo d.
Com posse de todos os dados necessários para preenchimento e análise das planilhas procederam-se os seguintes resultados, para simulações referentes ao tipo de estaca escavada.
Importante destacar que foram feitas duas simulações para estaca escavada, onde na primeira figura 12foi realizado a simulação com 100% de capacidade de resistência em ponta e 100% de resistência lateral no fuste da estaca, com fator de segurança global 2 e diâmetro nominal de 30cm.
Figura 12: Método Aoki Veloso com fator de segurança 2 estaca escavada
Na segunda simulação figura 13 foi realizada com 0% de capacidade de resistência na ponta, e 125% de resistência lateral no fuste da estaca, com fator de segurança global 1 e diâmetro de 30 cm.
Figura 13: Método Aoki Veloso com fator de segurança 1 estaca escavada
Dentre essas duas simulações a primeira, apresentou uma menor capacidade de carga comparada com a segunda, então esta foi adotada para projeto.
Para os pilares com maior carga concentrada foi realizada a simulação para a estaca escavada com 100% de resistência de ponta e 100% de resistência lateral, com fator de segurança 2 e diâmetro de 40 cm apresentado na figura 14.
Figura 14: Método Aoki Veloso com fator de segurança 2 estaca escavada
Apresentando outra simulação para a estaca escavada, com 0% de resistência de ponta e 125% de resistência lateral com fator de segurança 1 e diâmetro nominal de 40 cm tem os seguintes resultados denominados na figura 15.
Figura 15: Método Aoki Veloso com fator de segurança 1 estaca escavada
Dentre essas duas simulações a segunda, apresentou uma menor capacidade de carga comparada com a primeira, então esta foi adotada para projeto.
Para comparação de viabilidade econômica com a estaca escavada, foi escolhida por condições de disponibilidade na região, a estaca do tipo hélice contínua. Foi feita uma simulação para a estaca do tipo hélice contínua com 100% de resistência de ponta e 100% de resistência lateral com fator de segurança 2 e diâmetro nominal de 30 cm para os pilares com menores cargas concentradas conforme a figura 16.
Figura 16: Método Aoki Veloso com fator de segurança 2 hélice contínua
Já nos pilares com maiores cargas concentradas, foi realizado a seguinte simulação denominada na figura 17, com 100% de resistência de ponta e 100% de resistência lateral, com fator de segurança 2 e diâmetro nominal de 40 cm.
Figura 17: Método Aoki Veloso com fator de segurança 2 hélice contínua
Com as capacidades de carga estimadas a cada metro de profundidade foi feita a organização dos grupos de pilares correlacionando as suas devidas profundidades de acordo com suas cargas. A primeira tabela 6 para estaca escavada com 100% de ponta e 100% lateral com fator de segurança 2 obteve os seguintes agrupamentos de pilares e estacas, de acordo com o diâmetro de 30 cm, resistência e sua profundidade.
Tabela 6: Divisão de pilares
| Estaca escavada | ||||
| Diâmetro | Resistência | Profundidade | Pilares | Total de estacas |
| 30 cm | 12,5 | 9 m | P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P13, P14, P15, P18, P23, P26, P27, P28, P29, P32, P33. | 18 |
| 2×30 cm | 25 | 9 m | P12, P19. | 2 |
Fonte: Autores, 2017
Com o diâmetro de 40 cm, resistência de ponta 0% e resistência lateral 125%, fator de segurança 1 obteve a seguinte tabela 7 para a estaca escavada.
Tabela 7: Divisão de pilares
| Estaca escavada | ||||
| Diâmetro | Resistência | Profundidade | Pilares | Total de estacas |
| 40 cm | 19,2 | 9 m | P8, P17, P21, P24, P25, P30, P31. | 7 |
| 2×40 cm | 38,4 | 9 m | P9, P10, P11, P20, P22. | 5 |
Fonte: Autores, 2017
Relacionando o outro tipo de estaca, sendo a hélice contínua foi elaborado o seguinte agrupamento contendo o diâmetro de 30 cm para pequenas cargas, resistência de ponta 100%, resistência lateral 100% e fator de segurança 2 apresentado na tabela 8.
Tabela 8: Divisão de pilares
| Estaca hélice contínua | ||||
| Diâmetro | Resistência | Profundidade | Pilares | Total de estacas |
| 30 cm | 12,8 | 8 m | P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P13, P14, P15, P18, P23, P26, P27, P28, P29, P32, P33. | 18 |
| 2×30 cm | 25,6 | 8 m | P12, P19. | 2 |
Fonte: Autores, 2017
Outra simulação foi realizada com diâmetro de 40 cm para atender os pilares com maiores cargas relacionados na tabela 9.
Tabela 9: Divisão de pilares
| Estaca hélice contínua | ||||
| Diâmetro | Resistência | Profundidade | Pilares | Total de estacas |
| 40 cm | 20 | 8 m | P8, P17, P21, P24, P25, P30, P31. | 7 |
| 2×40 cm | 40 | 8 m | P9, P10, P11, P20, P22. | 5 |
Fonte: Autores, 2017
A partir dos resultados obtidos foi elaborado o dimensionamento dos blocos de coroamento de acordo com os apêndices de A e B. Posteriormente foi feito o levantamento do quantitativo de aço e concreto usinado conforme mostrado no apêndice de C a D. Contudo chegamos no seguinte resumo apresentado na tabela 10, mostrando os materiais a serem gastos para os dois tipos de fundação sendo uma do tipo escavada e outra do tipo hélice contínua.
Tabela 10: Resumo de materiais estaca escavada e hélice contínua
| Resumo total dos materiais de insumo para estaca escavada | |||
| Concreto (m³) | Aço 10mm (kg) | Aço 5mm (kg) | Aço 6,3mm(kg) |
| 42,93 | 528,4605 | 79,2792 | 347,35008 |
| Resumo total dos materiais de insumo para estaca hélice contínua | |||
| Concreto (m³) | Aço 10mm(kg) | Aço 5mm (kg) | Aço 6,3mm(kg) |
| 38,64 | 528,4605 | 79,2792 | 345,57408 |
Fonte: Autores, 2017
Foi feito o contato com a empresa, onde nos foi fornecido o orçamento dos dois tipos de fundações pretendidas.
Gerado o quantitativo total, foi elaborada uma tabela contendo os respectivos orçamentos dos materiais listados na tabela 11. Foi feito um levantamento de quatro empresas distintas e foi escolhida a empresa que apresentou maior viabilidade econômica em relação aos custos dos materiais.
Tabela 11: Orçamento estaca escavada
| Descrição | unid. | Qtde | Preço | Total |
| Aço 10 mm ca – 50 | kg | 528,46 | 2,86 | R$1.511,40 |
| Aço 5 mm ca – 60 | kg | 79,27 | 3,64 | R$288,54 |
| Aço 6.3 mm ca – 60 | kg | 347,35 | 3,52 | R$1.222,67 |
| Arame recozido torcido 18 | kg | 10 | 9,00 | R$90,00 |
| Concreto usinado com 25 mpa convencional | m³ | 42,93 | 275,00 | R$11.805,75 |
| Escavação 30 e 40 mm | m | 351 | 11,50 | R$4.036,50 |
| Mobilização máquina estaca escavada | und. | 1 | 1.500,00 | R$1.500,00 |
| Diária de servente | und. | 6 | 70,00 | R$420,00 |
| Armador | und. | 3 | 150,00 | R$450,00 |
| Pedreiro | und. | 3 | 150,00 | R$450,00 |
| Total | R$ 21.774,86 |
Fonte: Autores, 2017
Tabela 12: Orçamento hélice contínua
| Descrição | unid. | Qtde | Preço | Total |
| Aço 10 mm ca – 50 | kg | 528,46 | 2,86 | R$1.511,40 |
| Aço 5 mm ca – 60 | kg | 79,27 | 3,64 | R$288,54 |
| Aço 6.3 mm ca – 60 | kg | 345,57 | 3,52 | R$1.216,41 |
| Arame recozido torcido 18 | kg | 10 | 9,00 | R$ 90,00 |
| Concreto usinado com 25 mpa convencional | m³ | 38,64 | 360,00 | R$13.910,40 |
| Escavação 30 e 40 mm | m | 312 | 30,00 | R$9.360,00 |
| Mobilização máquina estaca escavada | und. | 1 | 2.800,00 | R$2.800,00 |
| Diária de servente | und. | 6 | 70,00 | R$420,00 |
| Armador | und. | 3 | 150,00 | R$450,00 |
| Pedreiro | und. | 3 | 150,00 | R$450,00 |
| Total | R$ 30.496,74 |
Fonte: Autores, 2017
Com os resultados obtidos destaca-se a estaca escavada como a mais econômica, devido a diferença do preço de deslocamento das perfuratrizes e no valor da perfuração do solo.O custo de deslocamento da máquina para a execução do tipo hélice contínua é 46,42% maior que o da estaca escavada e a relação de preço entre os furos das duas estacas são de 61,66%maior para hélice continua.
Foi observada também uma diferença entre o concreto utilizado, pois o tipo hélice contínua exige um concreto auto adensável slump 22 o que acarreta um custo maior, porque além do preço do concreto usinado temos que alocar a bomba para a execução do serviço, no qual observou-se um percentual de 23,61% maior em relação ao concreto convencional utilizado na estaca escavada.
Realizado a comparação de toda a armadura usada em ambos os projetos foi notado uma pequena diferença no aço de 6.3mm referente aos estribos utilizados nos blocos. Essa diferença se deu em relação a um dos blocos, em que no projeto da hélice contínua foi necessário um bloco sobre uma estaca de 30cm, enquanto na estaca escavada exigiu um bloco sobre uma estaca de 40cm, devido uma menor capacidade de carga, quando comparado ao diâmetro da hélice contínua. Abaixo temos um gráfico comparando o preço total de projeto entre as duas fundações profundas analisadas nesse estudo de caso.
Gráfico 1: Demonstrativo de custos
O percentual de diferença total entre uma e outra foi de 28,59% no preço total incluindo os custos diretos e indiretos entre os dois projetos de fundações. Assim indicamos para a execução desta edificação o uso da estaca tipo escavada.
CONCLUSÃO
Os projetos com a estaca escavada e com a estaca hélice contínua foram elaborados com base na formulação semi-empírica do Método Aoki Velloso, levando em consideração o Laudo de sondagem apresentado no corpo do trabalho.
Para a elaboração do projeto com a estaca escavada, foi obedecida a prescrição normativa da NBR 6122:2010, no qual limita a resistência de ponta em 20%. Foi possível observar que em decorrência da limitação, o projeto com a estaca escavada apresentou profundidade de assentamento superior ao projeto com a estaca hélice contínua e capacidade de carga menores.
Embora o projeto com a estaca hélice contínua, apresentou profundidades menores e cargas mais elevadas, quando comparadas ao mesmo diâmetro da escavada, ao avaliar a viabilidade econômica do projeto utilizando a hélice contínua, a economia no volume de concreto, metros de escavação ou mesmo o número de estaca não foi promissora no quesito de viabilidade econômica. Ao contabilizar o custo de mobilização de equipamentos e o valor por metro de escavação, a economia gerada pela diferença da cota de assentamento das duas tipologias empregadas não foi compensativa no caso estudado.
Com os quantitativos agregados ao valor do orçamento, obtivemos um percentual de 28,59% maior para a estaca do tipo hélice continua sendo um percentual relativamente mediano.
Logo, à estaca hélice contínua em termos de viabilidade econômica deverá ser utilizada quando houver a presença do nível de água acima da cota de assentamento da estaca, impossibilitando a utilização da estaca escavada. Para os demais casos, a estaca escavada, mesmo com sua restrição normativa acerca da capacidade de ponta, apresentou ser uma melhor opção nos projetos que demanda uma fundação profunda. Quanto a execução, a hélice contínua é mais vantajosa, pois é de rápida execução e não gera vibrações no solo, o que evita danos nas construções vizinhas.
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[1] Bacharel em Engenharia Civil.
[2] Engenheiro Civil.
[3] Engenheiro Civil.
[4] Graduação em Biblioteconomia. Graduação em Engenharia Civil. Especialização em Gestão, Licenciamento e Auditoria Ambiental. Especialização em Pós graduação em Estrutura Metálica: projeto e detalhamento construtivo.
Enviado: Setembro, 2018
Aprovado: Dezembro, 2018
