Construção em solo arenoso: sondagem, fundação e o caso dos prédios de Santos
Construir em solo arenoso é seguro quando a areia é compacta e o projeto respeita o quanto ela aguenta. Areia não tem coesão, a “cola” que segura as argilas: a resistência dela vem do atrito entre os grãos, e esse atrito depende de quão apertados eles estão. Uma areia compacta pode receber mais de 300 kPa, o equivalente a 30 toneladas por metro quadrado; uma areia fofa, até cerca de um terço disso. O ensaio de sondagem é o que separa uma da outra.
Este artigo mostra como a areia é classificada, como a sondagem mede a compacidade, quanto a areia aguenta, como se dimensiona uma sapata, quais são os problemas típicos e o caso mais conhecido do Brasil, os prédios inclinados de Santos. Os números de pressão são faixas orientativas para entender o assunto; o projeto de fundação de uma obra real exige sondagem e cálculo de engenheiro responsável.
O que torna a areia diferente
Areia é o solo formado por grãos entre 0,06 e 2 milímetros, mais grossos que o silte e a argila e mais finos que o pedregulho. Como os grãos não grudam uns nos outros, a resistência da areia vem só do atrito, e o atrito cresce com a compacidade. Areia fofa, com muitos vazios entre os grãos, se rearranja sob carga e afunda. Areia compacta trava os grãos uns contra os outros.
Há uma vantagem importante em relação à argila: na areia, a água sai rápido dos vazios, e o recalque, o quanto o prédio afunda, acontece quase todo durante a própria obra. Na argila mole, a água sai devagar e o recalque continua por anos ou décadas. É por isso que, como se verá no caso de Santos, o problema raramente é a areia em si.
A sondagem SPT: como se mede a compacidade
No Brasil, o ensaio padrão é a sondagem SPT, normalizada pela NBR 6484. Um martelo de 65 kg cai de 75 cm de altura e crava no solo um tubo amostrador. Conta-se o número de golpes para o amostrador penetrar 45 cm, em três trechos de 15 cm, e o índice N é a soma dos golpes dos últimos 30 cm. Quanto mais golpes, mais compacta a areia. A classificação usada nos relatórios, como este do governo de Goiás, que cita a norma, é:
| Compacidade da areia | Índice N do SPT |
|---|---|
| Fofa | até 4 |
| Pouco compacta | 5 a 8 |
| Medianamente compacta | 9 a 18 |
| Compacta | 19 a 40 |
| Muito compacta | acima de 40 |
Quanto a areia aguenta
A pressão admissível é a carga por área que o solo recebe com segurança, sem romper e sem recalcar demais. O mesmo relatório traz faixas orientativas por compacidade:
Para projeto, os engenheiros usam fórmulas que relacionam a pressão admissível com o N do SPT e com a largura da sapata. Uma das mais usadas no Brasil é a de Teixeira, de 1996, reproduzida num artigo da Revista Eletrônica de Engenharia Civil da UFG:
pressão admissível (kPa) = 50 + (1 + 0,4 × B) × 10 × N, com B, a largura da sapata, em metros.
Para uma areia medianamente compacta com N = 12 e uma sapata de 1,5 m: 50 + (1 + 0,4 × 1,5) × 10 × 12 = 50 + 1,6 × 120 = 242 kPa. O resultado cai dentro da faixa de 150 a 300 kPa da tabela, como esperado. É uma fórmula semiempírica, para estimativa; o projeto final considera também o recalque e a camada abaixo.
A conta de uma sapata em areia
A sapata é a fundação mais simples: uma placa de concreto sob o pilar que espalha a carga. A área sai de uma divisão:
área da sapata = carga do pilar ÷ pressão admissível
Um pilar que leva 400 kN, cerca de 40 toneladas, apoiado numa areia de 200 kPa, precisa de 400 ÷ 200 = 2,0 m². Uma sapata quadrada teria lado de raiz de 2 ≈ 1,41 m, arredondado na prática para cerca de 1,45 m, já considerando o peso da própria sapata. A mesma carga numa areia fofa de 75 kPa exigiria 400 ÷ 75 ≈ 5,3 m², sapatas de 2,3 m de lado que quase encostam umas nas outras. Nesse ponto passa a compensar outra solução, como o radier, uma laje única sob todo o prédio, ou estacas que atravessam a areia fofa. A escolha entre elas está em como escolher o tipo de fundação.
Os problemas típicos do solo arenoso
Areia fofa e saturada. Num terremoto, areia fofa encharcada pode se comportar como líquido por alguns segundos: a vibração tenta rearranjar os grãos, a água não tem tempo de sair e a pressão dela anula o atrito. É a liquefação. Em Niigata, no Japão, em 1964, prédios de apartamentos tombaram quase inteiros, sem quebrar, porque o solo sob eles perdeu a resistência, segundo a Universidade de Washington. No Brasil, com sismos raros e fracos, o risco é baixo, mas a mesma lógica vale para vibração de máquinas e cravação de estacas.
Água subterrânea. Lençol freático alto reduz a resistência da areia, desmorona escavações e pode carregar grãos para fora, abrindo vazios. Escavações em areia precisam de contenção ou de rebaixamento do lençol, e a fundação, de impermeabilização.
A camada de baixo. Uma camada de areia boa pode esconder argila mole embaixo. A sondagem precisa ir fundo o suficiente para encontrar tudo o que a carga do prédio vai alcançar.
O caso de Santos: o problema estava embaixo da areia
A orla de Santos tem cerca de 100 prédios inclinados, segundo artigo de Maffei, Gonçalves e Pimenta na revista Geotecnia. Eles foram construídos com sapatas rasas, a 1,5 ou 2 metros de profundidade, numa camada de areia compacta a medianamente compacta, com SPT de 9 a 40 e 7 a 12 metros de espessura. A areia aguentava. Abaixo dela, porém, há uma camada de argila orgânica mole, com SPT de 0 a 2 e 10 a 20 metros de espessura. A carga dos prédios atravessou a areia e foi comprimindo a argila por décadas, com recalques medidos de até 70 cm.
O caso mais conhecido é o do Edifício Núncio Malzoni, bloco A, de 17 andares, construído em 1967. Em 1995 estava inclinado 2,2 graus. Em 2001 foi reaprumado com 14 macacos hidráulicos e ganhou uma fundação nova, com 16 estacas escavadas de pelo menos 55 metros, apoiadas abaixo da argila. A lição é de investigação: a sapata na areia estava certa para a areia, e errada para o que vinha embaixo. A Torre de Pisa inclinou por um motivo parecido.
Soluções para construir em areia
- Sapatas e radier, quando a areia é compacta e não há camada fraca abaixo.
- Estacas, que atravessam a areia fofa e transmitem a carga por atrito lateral e pela ponta a camadas mais resistentes. O Burj Al Arab, construído numa ilha artificial de areia, está sobre estacas de concreto de 40 metros.
- Compactação profunda, como a vibrocompactação: um vibrador descido no terreno rearranja os grãos. Segundo um estudo apresentado na Conferência Mundial de Engenharia Sísmica de 2012, funciona em areias com pouco silte e argila, em profundidades típicas de 3 a 15 metros, e no caso estudado, feito com uma estaca de aço vibrada, o N do SPT subiu em média 250% entre 6 e 10 metros.
Perguntas frequentes
Pode construir casa em terreno arenoso?
Pode, se a sondagem mostrar areia compacta e nenhuma camada fraca abaixo. Em areia fofa, a solução costuma ser radier, estacas ou compactação.
Qual a melhor fundação para solo arenoso?
Depende da compacidade e do que há embaixo. Areia compacta aceita sapatas; areia fofa pede radier ou estacas que alcancem uma camada resistente.
Quanto a areia aguenta por metro quadrado?
Como faixa orientativa, de 50 a 100 kPa na areia fofa até mais de 500 kPa na muito compacta. O valor de projeto vem da sondagem e do cálculo.
O que é sondagem SPT?
É o ensaio em que um martelo de 65 kg cai de 75 cm e crava um amostrador no solo. O número de golpes nos últimos 30 cm mede a compacidade.
Por que os prédios de Santos são tortos?
Porque estão sobre sapatas rasas numa camada de areia que esconde, abaixo dela, argila mole. A argila foi comprimida ao longo de décadas.
Na construção em solo arenoso, a areia raramente é a vilã: ela recalca rápido, aguenta bem quando compacta e se melhora com vibração. O risco está no que não se mediu, a areia fofa encharcada ou a argila escondida embaixo. Por isso a primeira etapa de qualquer obra em areia é uma sondagem que vá fundo o bastante.
