Fundações Profundas: 8 Tipos que Você Precisa Conhecer

As estacas e tubulões figuram entre os elementos estruturais mais empregados para fundações profundas em solos brasileiros e internacionais.

Aliás, a sua função essencial é transmitir as cargas das edificações até camadas mais profundas do solo, buscando uma resistência bem maior a partir de ensaios de sondagem do solo.

Com base na norma brasileira NBR 6122, essa transferência de carga ocorre por três mecanismos distintos:

Resistência de ponta na base da fundação;
Capacidade lateral gerada pelo contato entre o solo e as paredes da estaca ou tubulão;
Efeitos combinados da ponta e atrito lateral;

Assim, eles se comportam como pilares enterrados, pois são confinadas pelo solo ao redor, o que aumenta sua resistência e estabilidade.

Logo, esse confinamento permite às fundações profundas aproveitar tanto o atrito ao longo do fuste quanto a resistência na ponta para suportar as cargas da estrutura.

De acordo com a NBR 6122, uma fundação é considerada profunda quando atende aos critérios a seguir:

Profundidade (z) ≥ 3 metros e maior ou igual a oito vezes a dimensão do menor lado da seção transversal;

Por exemplo: Uma estaca com diâmetro de 20 cm → 8 x 20 = 160 cm → 1,6 metros < 3 metros → Profundidade mínima = 3 metros.

E os tubulões? Eles diferenciam-se por possuírem uma base alargada, logo, concentram a maior parte da sua resistência na sua ponta.

Dito isso, ao final deste artigo, você terá uma melhor compreensão de oito tipos de fundações profundas. Prossiga na leitura.

Visão Geral dos Tipos de Fundações Profundas

Embora sejam soluções técnicas bastante eficazes, as fundações profundas envolvem desafios importantes, tais como:

Custos elevados;
Execução mais complexa;
Necessidade de equipamentos e mão de obra especializada;
Investigação geotécnica detalhada e confiável;

Assim,. as estacas predominam entre os tubulões para uso como fundações, tanto no Brasil como no mundo.

Deste modo, fizemos uma seleção de oito fundações profundas, destacando-se:

Estaca Broca;
Estaca Escavada;
Estaca Strauss;
Estaca Hélice Contínua;
Estaca Pré-moldada.
Estaca Franki;
Estaca Raiz;
Tubulão;

Antes de tudo, você verá muito a expressão “moldada in loco“, e o que isso quer dizer?

Bem, esta é uma técnica de fazer um furo no solo com equipamentos especiais e retirá-lo para posterior colocação de armadura e concretagem.

Portanto, uma das características é o uso do solo lateral como forma para o concreto. Vamos prosseguir.

1 – Estaca Broca

Então, executa-se a estaca broca pela escavação manual ou mecanizada com trado, para em seguida adicionar concreto simples ou armado no furo.

Segundo a NBR 6122, essas estacas necessitam um mínimo de três metros de profundidade e capacidade de carga limitada a 10 toneladas, tornando-as uma solução indicada para obras de pequeno porte.

Seu processo executivo é simples, artesanal e pouco produtivo, assim, a estaca broca apresenta diversas vantagens:

Custo reduzido.
Nível baixo nível de ruído;
Vibração quase nula.

Apesar de eficiente, seu uso requer cautela em solos saturados, arenosos ou com presença de água subterrânea, pois aumenta a instabilidade nas paredes escavadas.

Por isso, indica-se o seu uso apenas em solos coesivos, como siltes e argilas com boa sustentação lateral, onde a cava se mantém estável durante a escavação.

Por outro lado, a armadura pode ser composta apenas pelo arranque de ligação com o bloco, ou mais reforçada, dependendo dos esforços previstos no projeto.

Veja neste vídeo do canal JR Construção como funciona a execução da estaca broca, com explicações e dicas práticas direto do canteiro de obras e volte para continuar a leitura do artigo.

2 – Estacas Escavadas

Para começar, as estacas escavadas são fundações profundas formadas pela retirada do solo e posterior preenchimento do furo com concreto, portanto, moldada in loco. Sua seção pode ser:

Circular: chamada de estacão;
Retangular: também chamada como barrete.

Assim, a execução desta estaca varia com as condições do local, pois solos coesivos permitem escavação a seco, sem uso de revestimento.

Por outro lado, os solos arenosos ou com água subterrânea exigem o uso de revestimentos e fluidos estabilizantes.

Estacas escavadas a seco

Quando o solo apresenta coesão suficiente, como em argilas acima do lençol freático, realiza-se a escavação com trado helicoidal acoplado a caçambas especiais.

Nesse caso, as vantagens são:

Flexível: ajuste das dimensões conforme necessário;
Equipamentos acessíveis;
Boa Produtividade;
Redução na geração de resíduos.

Descubra mais neste vídeo do canal Fundações sem Complicações como funciona a execução da estaca escavada a seco e volte para enriquecer mais o seus conhecimentos.

Estacas escavadas com fluido estabilizante.

Em contrapartida, em solos instáveis ou saturados, utiliza-se lama bentonítica ou polímeros para estabilizar as paredes da escavação, e esse processo envolve:

Emprego de revestimento metálico ou guia de concreto armado para estabilizar a escavação;
Efetua-se o controle de fluido por meio de ensaios, por exemplo, pH, viscosidade e quantidade de areia;
Substituir o fluido antes da concretagem;

No entanto, apesar desta técnica exigir mais custos, obtêm-se maiores diâmetros e profundidades de escavamento da estaca.

Agora, em solos rochosos, a escavação exige equipamentos especiais com sistemas de perfuração rotativa.

Sobretudo, as estacas escavadas, seja com fluido ou a seco, geram baixo nível de ruído e vibração e, logo, tornam-se ideais para obras em centros urbanos próximas a edificações vizinhas.

Entenda mais neste vídeo do canal Roca Fundações como funciona a execução da estaca escavada com fluido estabilizante e continue a leitura do artigo.

3 – Estaca Strauss

A estaca Strauss é executada com o uso de equipamentos leves no local da obra, tais como:

Um tripé de suporte;
Guincho para elevação;
Pilão para cravação;
Tubos metálicos rosqueáveis para escavação.

A propósito, para escavar utiliza-se uma sonda ou piteira, e introduz os segmentos metálicos até a profundidade projetada.

Durante a concretagem, lança-se o concreto no furo, e ao mesmo tempo, retira-se o tubo metálico de modo gradual, com apiloamento simultâneo.

Deste modo, garante-se o preenchimento do solo ao redor e melhora o atrito lateral da estaca, caso necessário, insere a armadura antes do lançamento do concreto.

Portanto, esta é uma solução vantajosa para obras de pequeno porte, em locais confinados, terrenos acidentados ou interiores de construções existentes.

Qual é o ponto? Um dos principais aspectos positivos da estaca Strauss é a baixa emissão de ruídos e a ausência de vibrações, o que a torna adequada para áreas urbanas e locais sensíveis

Além do mais, o baixo custo de implantação e a leveza do equipamento tornam essa alternativa atraente em situações específicas.

No entanto, a estaca Strauss apresenta sérias limitações como:

Baixa capacidade de carga;
Diâmetro limitado;
Não possui base alargada;
Gera bastante lama, o que pode impactar o canteiro de obras;

Em alguns casos, como na presença de solos bem moles e água, ocorre o risco da estaca estrangular.

Embora já tenha sido bastante utilizada, considera-se a estaca Strauss uma técnica tradicional e em declínio com baixa produção.

Deste modo, a sua substituição é inevitável por tecnologias mais modernas como a estaca hélice contínua.

Aprenda mais neste vídeo do canal Fundações sem Complicações como funciona a execução da estaca Strauss, não deixe de ler o artigo até o final.

4 – Estaca Hélice Contínua nas fundações profundas

Também conhecida como CFA (Continuous Flight Auger), ela tem uma alta relevância, pois a sua execução é bem eficiente sem ruídos e vibrações.

Deste modo, a produção é elevada, bastante versátil e minimiza o impacto ambiental pois mantém o local limpo.

No entanto, esta tecnologia é cara e nem todas as regiões têm sua disponibilidade.

Por outro lado, após a perfuração, o efeito da sujeira na ponta da estaca causa uma redução na sua resistência de ponta, deste modo, o atrito lateral tem mais relevância na sua capacidade de carga.

Aliás, um dos principais diferenciais desta estaca é o uso de monitoramento eletrônico em tempo real, o que permite controlar parâmetros críticos como:

Profundidade;
Pressão de concretagem;
Velocidade de perfuração;
Volume de concreto;

Essa tecnologia evoluiu e permitiu o desenvolvimento de três variantes principais da estaca hélice:

Contínua Monitorada;
Deslocamento Monitorado;
Trado Segmentado;

Estaca Hélice Contínua Monitorada (tradicional)

Os trabalhos para executar esta estaca consiste na rotação de um trado helicoidal contínuo com conexão a uma parte central oca.

Deste modo, a perfuração ocorre com o transporte do solo pela haste até a superfície.

E de modo simultâneo, bombeia-se o concreto pela haste enquanto o trado é retirado, e insere-se a armadura com o concreto ainda fresco.

Estaca Hélice com Deslocamento Monitorado

Por outro lado, nesta estaca escava-se o solo com a rotação de um trado especial, porém, sem retirá-lo, apenas desloca-o pela lateral.

O concreto é injetado através de um tubo central no trado e, ao mesmo tempo, retirado por rotação, seguido pela colocação da armadura.

Portanto, torna-se ideal para áreas com restrições ambientais ou dificuldades logísticas para transporte e descarte de solo.

Estaca Hélice com Trado Segmentado

Neste caso, realiza-se a escavação com a rotação de um trado segmentado, composto por hastes modulares com diâmetro uniforme ao longo de sua extensão

Assim, efetua-se a montagem dos segmentos ao mesmo tempo que a perfuração evolui.

O processo de concretagem e lançamento da armadura ocorre do mesmo modo já descrito anteriormente.

Dito isso, estas soluções tornam-se eficazes mesmo na presença de água subterrânea e seja em solos coesivos ou arenosos, e locais de difícil acesso.

Veja mais neste vídeo do canal Roca Fundações a metodologia de execução da estaca hélice contínua e prossiga a leitura.

5 – Estacas Pré-moldadas

Para começar, estes elementos estruturais são fabricados em empresas especializadas e movidas para cravação no canteiro de obras.

Dessa forma, a introdução da estaca no solo pode ocorrer por impacto, vibração ou prensagem, conforme as características do terreno e o material utilizado.

Logo, elas são fabricadas em diferentes materiais e tipologias, como:

Concreto armado ou protendido;
Metálicas (perfis I, H, tubos ou cantoneiras);
Mistas (metálico + concreto);
Madeira.

Por serem industrializadas, chegam prontas para uso, o que elimina a etapa de concretagem in loco e reduz o tempo de execução.

Além disso, é possível realizar cortes ou emendas em campo, o que permite ajustar o comprimento ao perfil de solo.

Também são bastante controladas em obra por métodos de cravação, ensaios de carga e integridade, o que garante maior confiabilidade à fundação.

Vantagens das Estacas Pré-moldadas:

Alta produtividade;
Controle de qualidade na fábrica;
Menor tempo de execução na obra;
Permite testes de cravação e carga;
Versatilidade de materiais;

Entenda mais neste vídeo do canal Destaca Engenharia a execução da estaca pré-moldada e depois prossiga na leitura sobre tipos de fundações profundas.

6 – Estaca Franki

Então, a sua execução ocorre com a cravação de um tubo metálico no solo, e na ponta inferior do tubo coloca-se a chamada “bucha seca”, uma mistura a base de areia, brita ou outro material granular e aplicam-se golpes sucessivos na peça por meio de um pilão.

Essa bucha fecha de modo temporário o tubo, permitindo sua cravação até a profundidade desejada.

Depois disso, ela é compactada com batidas do pilão para formar uma base alargada (bulbo) no fundo da estaca.

Desta forma, este efeito contribui para um aumento da capacidade de carga nesta estaca.

Após a formação da base, colocam-se as armaduras de aço e inicia-se a concretagem,lançando o concreto em camadas e compacta-se a cada etapa, conforme o tubo de revestimento é retirado de modo gradual.

Dito isso, a estaca franki apresenta um desempenho satisfatório pois conta com uma base maior e bem compactada, porém, a intensidade de barulhos e vibração pode incomodar em áreas vizinhas.

Além do uso de equipamentos pesados e volumosos, pois exigem espaço no canteiro de obras.

Aprenda mais neste vídeo do canal Silvio de Andrade a execução da estaca franki e depois prossiga na leitura.

7 – Estaca Raiz

A execução ocorre no próprio canteiro de obras, mediante perfuração rotativa, injeta-se água ou ar comprimido, pois ajuda a remover os fragmentos do solo escavado, mantendo o furo limpo.

Para evitar o colapso das paredes do furo, coloca-se um revestimento metálico temporário ao longo da perfuração.

Ao atingir a profundidade prevista em projeto, coloca-se a armadura e inicia-se a injeção da argamassa de cimento de baixo para cima, por meio de um tubo central.

Deste modo, preenche-se por completo a estaca e realiza-se a expulsão de água e materiais soltos para fora do furo, enquanto isso, retira-se o revestimento de modo gradual.

Neste caso, ela é indicada para obras em terrenos com rocha ou em locais de difícil acesso, como áreas urbanas densas ou para reforçar fundações em construções existentes.

Aliás, a estaca raiz causa baixa vibração, ideal para áreas sensíveis, e têm boa aderência ao solo devido a injeção sob pressão.

Em contrapartida, a sua execução torna-se lenta e os custos aumentam, pois usam-se equipamentos e mão de obra especializados.

Entenda mais neste vídeo do canal Brasecol Engenharia e Fundações a execução da estaca raiz e depois prossiga na leitura do artigo.

8 – Tubulão

Então, efetua-se o furo do tubulão de modo manual ou mecânico, e lembra uma verdadeira obra artesanal, pois o operário desce no interior do furo para limpar e ampliar a base.

Por outro lado, os tubulões com ar comprimido reinaram com produção bastante elevada em construção de pontes, por exemplo, a ponte Rio-Niterói.

Contudo, a Norma Regulamentadora NR-18, ao impor condições estritas de segurança para trabalhos em ambientes confinados, tornou impraticável e insustentável essa técnica.

No entanto, apesar das limitações normativas, outros tubulões, como os escavados a céu aberto, ainda são executados em regiões específicas, como:

Em locais com escassez de equipamentos modernos para estacas;
O solo é bastante coeso e estável para executar uma escavação manual mais segura;

Nestes casos, torna-se uma solução prática, e também, para locais afastados dos grandes centros urbanos, onde carecem de uma logística de máquinas como guindastes, perfuratrizes e caminhões do tipo betoneiras.

Por outro lado, em áreas urbanas com acesso a tecnologias mais modernas, as estacas moldadas ou pré-moldadas costumam ser mais rápidas, seguras e econômicas.

Dito isso, a NR-18 é essencial para aumentar a segurança dos trabalhadores, por isso, o uso de tubulões não deve ser automático ou por tradição, mas sim, uma escolha técnica justificada.

Por essa razão, sempre que existirem opções mais seguras e produtivas, é importante considerar sua substituição.

Descubra mais neste vídeo sobre tubulões e prossiga a leitura.

Considerações Finais sobre Fundações Profundas

As fundações profundas, como estacas e tubulões, são mais do que simples estruturas enterradas.

Assim, elas são soluções de engenharia inteligentes e projetadas para vencer as adversidades do subsolo e garantir segurança às construções, transferindo as cargas de maneira eficiente e confiável.

Por isso, a escolha tem como base estudos geotécnicos, critérios técnicos e uma análise cuidadosa do custo-benefício, portanto, respeita as condições do terreno, da obra e da logística local.

E vale lembrar: nem sempre é preciso ir tão fundo, pois muitas vezes as fundações rasas oferecem uma alternativa mais econômica, rápida e eficaz.

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Referências Bibliográficas: