Fundações profundas a ar comprimido ou a céu aberto

Solução é uma boa alternativa para suportar cargas elevadas, mas pode ser de grande risco para os operários. Cuidados nunca devem ser negligenciados.

Obras que apresentam cargas bastante elevadas, áreas com dificuldades de adoção de técnicas de fundação mais mecanizadas e regiões afastadas dos grandes centros urbanos favorecem a execução de fundações com tubulões. Embora não seja indicada para pequenas estruturas, pois há soluções mais econômicas e que não apresentam riscos aos operários, essa solução exige execução manual para algumas das etapas, conforme recomenda a NBR 6122. Depois da sondagem do terreno, se o solo encontrado for de argila, a execução de tubulões está liberada. "É o solo mais apropriado para uma fundação desse tipo, pois não há risco de desmoronamento", diz Celso Nogueira Correa, da Zaclis & Falconi.

O concreto utilizado para fundações com tubulões também não exige especificações mais severas. Em geral, pode ser utilizado um concreto de 20 MPa, com pedra 2, tanto para o fuste quanto para a base. Já para o encamisamento, os anéis de concreto cuja espessura de parede varia normalmente entre 6 e 10 cm devem ser produzidos com pedra número 1 ou pedrisco. A camisa metálica exige tubos de aço com até 1 cm de espessura de parede. A céu aberto Esse tipo de fundação é pertinente quando há solos bastante rijos. Isso porque a escavação normalmente é manual, dependente de um poceiro, um ajudante e um sarilho. É possível escavar o solo mecanicamente com equipamentos de perfuração mas, ainda assim, a solução exige a presença de um operário para executar a base. A aparição de água durante a escavação não é um problema, desde que possa ser contida e não prejudique a perfuração. "É possível desde que a água seja esgotada com uma bomba submersível dentro do poço, expelindo o líquido do fuste", diz o engenheiro Daniel Rozenbaum, da Fundacta. Rozenbaum explica ainda que nesse tipo de fundação é necessário inspecionar se há presença de gás gerada por matéria orgânica em decomposição e que pode causar a morte do operário durante a execução. Antes de iniciarem as obras de fundação, o engenheiro projetista e mesmo o responsável pela construção costumam fazer um poço para inspecionar a situação do solo. "A sondagem pode gerar dúvidas quando se tem um solo misto, pois pode não especificar a porcentagem de cada componente", diz Eduardo Couso Júnior, da Consultrix. O poço de verificação de solo deve ser mantido em média 24 horas para observar a estabilidade que a escavação apresenta.

Se houver apenas cargas verticais, o tubulão a céu aberto não é armado. Coloca-se apenas uma armadura no topo da ligação com o bloco de coroamento

Com ar comprimido Esse é o método recomendado para solos com presença de lençol freático sem possibilidade de esgotamento, devido ao risco de desmoronamento das paredes do fuste. É necessário encamisar a estrutura do fuste com anéis de concreto ou tubos de aço, e alcançar o solo apropriado para fazer a base do tubulão. A camisa representa uma segurança ao operário durante a descida manual em um solo ruim e serve como apoio para a campânula, equipamento de compressão e descompressão de ar que possibilita a atuação do poceiro abaixo do nível da água. Os problemas durante a execução de tubulões a ar comprimido estão relacionados à segurança dos operários durante a compressão e descompressão da campânula. Por isso, esse tipo de fundação vem sendo adotado apenas para construção de pontes, viadutos e obras com grandes carregamentos. O engenheiro de obra deve estar atento aos procedimentos de entrada e saída de ar do equipamento. "Com uma pressão de 2 kgf/cm2, o operador demora em média 3 horas para descomprimir o equipamento", diz Celso Nogueira Corrêa, da Zaclis & Falconi. Inspecionar os registros, os compressores e as mangueiras é também uma medida de segurança. Além de riscos à saúde do poceiro, o uso da campânula, da camisa e de todos os aparatos de segurança torna a fundação com tubulões a ar comprimido um sistema oneroso: pode ser cinco vezes mais caro do que fundações executadas a céu aberto.

Tubulões a ar comprimido na ponte JK suportam 20 mil toneladas Para suportar a carga de 20 mil toneladas da ponte JK, em Brasília, finalizada em dezembro de 2002, a Consultrix utilizou tubulões a ar comprimido devido à carga elevada e à presença de lençol freático na parte superior do solo. Foram concretados blocos de 23 x 40 m para que a fundação suportasse a estrutura e os arcos que envolvem a ponte, apoiando três deles em cada extremidade. "As condições de solo foram bastante favoráveis em um lado da ponte. Optamos por mecanizar o serviço para ganhar agilidade na construção, mas a sua automatização não impediu a descida do poceiro para liberar a base", diz Eduardo Couso Junior, da Consultrix.

Os tubulões foram executados com 18m de profundidade, 160cm de diâmetro e encamisados com anéis de concreto. O fuste passou por quatro etapas de concretagem até a chegada na base. Já no outro lado da ponte foram adotadas estacas de grande diâmetro porque a lâmina e a pressão da água eram maiores.

Reforços A realização de reforços de fundações feitas com ar comprimido é uma ação cuidadosa que exige do engenheiro um conhecimento detalhado do projeto. Normalmente, quando já existe uma estrutura, o reforço desses tubulões com novos tubulões a ar comprimido é inviável, pois o pé-direito impede a instalação da campânula. "Nesses casos, a solução é partir para outros tipos de fundação, como a estaca-raiz, para reforçar grandes estruturas", explica Gisleine Coelho de Campos, engenharia do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo). "Outra opção é fazer o que chamamos de reforço de solo, para que a fundação tenha um comportamento mais resistente", diz. Para reforçar estruturas construídas com perfurações a céu aberto, a solução torna-se mais simples. "É possível fazer mais tubulões a céu aberto ao lado do já executado, para distribuir a carga entre os novos e o velho", explica Rozenbaum. "É só picotar parte do antigo, tirar a terra, colocar uma nova armação e concretar as bases juntas para que resistam aos esforços em conjunto", diz.

A estaca-raiz posiciona-se de forma inclinada para que haja integração como bloco de sustentação, de modo a unir as duas estruturas.

O reforço do solo pode ser feito com injeções de calda de cimento para enrijecer e consolidar o terreno junto à base do tubulão.

É possível abrir novas fundações com qualquer tipo de solução feita a céu aberto. Até mesmo novos tubulões. Nesse caso, a carga adicional poderá ser distribuída no bloco ou a velha base poderá ser picotada e unificada com as novas, desde que a estrutura já existente sobre os tubulões permita o acesso.

Gisleine Coelho de Campos, engenheira pesquisadora do Agrupamento de Fundações do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo)

Que tipo de logística de canteiro é preciso para a execução de tubulões? O ideal é um canteiro que permita a entrada e a saída de equipamentos, boa mobilidade da equipe e dos materiais de construção, além de um layout que não precise ser mudado a cada etapa da obra. Que equipamentos são utilizados? A campânula, o compressor de ar, os guinchos e o encamisamento utilizados para execução de tubulões a ar comprimido. Tubulões a céu aberto escavados manualmente necessitam apenas de um sarilho, balde e picaretas e, na existência de água, pode ser utilizada uma bomba submersa. Há alguma regra para executar essas fundações? Não há uma regra geral de execução. Recomenda-se que os tubulões sejam escavados por etapas, terminando um para começar o outro, pois o risco do terreno desconfinar com uma série de furos não-concretados é muito maior. Uma das maiores preocupações com tubulões refere-se à segurança dos operários. Você acredita que essa solução será deixada de lado? A preocupação com a segurança dos operários cresce a cada dia por causa de certificações da qualidade, bom ambiente de trabalho e formação dos funcionários. Tanto o engenheiro de qualidade, quanto o da segurança do trabalho, além do responsável pelo canteiro, devem averiguar as condições de trabalho e inspecionar se há presença de gás no solo e se o poceiro utiliza todos os equipamentos de segurança. O mercado busca isso e os engenheiros têm de se adequar. Texto original de Thays Tateoka Téchne 83 - fevereiro de 2004