É comum associar fundações apenas à função de transmitir as cargas da estrutura para o solo. No entanto, em diversas situações de obra, a fundação também pode estar sujeita a forças de levantamento, exigindo verificação geotécnica e estrutural específica.

Esse comportamento pode parecer contraintuitivo, mas é tecnicamente bem conhecido e pode ocorrer por diferentes mecanismos, como empuxo hidrostático, expansão do solo e deslocamento do maciço durante a cravação de estacas.

Neste artigo, vamos explicar de forma objetiva e técnica por que fundações podem levantar estruturas e em quais situações esse fenômeno deve ser considerado em projeto e execução.

Assista ao vídeo sobre o tema

Produzimos também um vídeo explicando esse assunto de forma rápida e didática.

▶ Assista ao vídeo aqui:

Fundação não recebe apenas cargas para baixo

Em uma abordagem simplificada, costuma-se imaginar que a fundação trabalha apenas transmitindo as cargas verticais descendentes da estrutura para o solo.

Entretanto, em várias situações reais, a estrutura pode estar submetida a ações ascendentes, e a fundação precisa resistir a essas forças.

Essas ações podem ocorrer por:

  • empuxo da água em estruturas enterradas
  • variação volumétrica do solo
  • deslocamentos induzidos durante execução de estacas
  • solicitações de tração em torres, reservatórios e fundações especiais.

Do ponto de vista geotécnico, isso significa que a fundação também pode ser solicitada à tração ou ao uplift.

1. Empuxo hidrostático: quando a água empurra a estrutura para cima

Um dos casos mais clássicos de levantamento ocorre em estruturas enterradas submetidas ao nível freático.

Quando uma estrutura ocupa um volume abaixo do nível d’água, a água exerce sobre ela uma força ascendente, relacionada ao princípio de Arquimedes.

Isso pode acontecer em:

  • subsolos
  • reservatórios enterrados
  • poços de elevador
  • caixas de contenção
  • estruturas de concreto abaixo do lençol freático.

Nessas situações, a fundação ou o peso próprio da estrutura precisa ser suficiente para resistir ao empuxo.

Se isso não for corretamente considerado em projeto, pode ocorrer:

  • levantamento da laje de fundo
  • fissuração por tração
  • deslocamento da estrutura
  • instabilidade global.

Ideia física do fenômeno

A água tende a exercer uma força vertical ascendente correspondente ao peso do volume deslocado.

Em termos conceituais:

Empuxo ≈ peso específico da água × volume deslocado

Por isso, em estruturas enterradas, a análise do nível d’água é fundamental.

2. Expansão do solo: quando o próprio terreno empurra a fundação

Outro mecanismo relevante é a expansão do solo.

Alguns solos apresentam aumento de volume quando absorvem água. Esse comportamento é típico de certos materiais com fração argilosa ativa, capazes de sofrer variações volumétricas expressivas em função da mudança de umidade.

Quando esse solo se expande sob uma fundação rasa ou sob elementos enterrados, pode ocorrer:

  • levantamento localizado
  • deformações diferenciais
  • fissuração da estrutura
  • perda de desempenho da fundação.

Esse problema é mais crítico em:

  • solos expansivos
  • regiões com forte ciclo de secagem e molhamento
  • fundações rasas pouco profundas
  • estruturas sensíveis a deformações diferenciais.

Nesse caso, o levantamento não decorre da água atuando diretamente sobre a estrutura, mas sim da variação volumétrica do solo.

3. Deslocamento do solo na cravação de estacas

Esse é um fenômeno muito importante em campo e frequentemente observado em obras com estacas de deslocamento, como estacas pré-moldadas cravadas.

Ao contrário das estacas escavadas, as estacas cravadas não retiram solo. Elas introduzem um volume rígido no maciço, deslocando o solo ao redor.

Isso provoca:

  • aumento de tensões no maciço
  • deslocamento lateral e vertical do solo
  • aumento da pressão neutra em solos saturados
  • possível levantamento do terreno e de estacas vizinhas.

Esse fenômeno é conhecido na literatura como ground heave ou pile heave.

Por que isso acontece?

Quando uma nova estaca é cravada, o solo precisa se acomodar.
Se o material não consegue dissipar rapidamente as pressões ou deformar lateralmente com facilidade, parte do deslocamento ocorre para cima.

Isso é mais comum em:

  • argilas saturadas
  • siltes compressíveis
  • solos pouco drenantes
  • grupos de estacas muito próximos.

Nessas condições, estacas já executadas podem apresentar levantamento de cota, o que justifica o controle executivo e, em alguns casos, o rebatimento.

Observação prática importante

Quando uma estaca pré-moldada “sobe” após a cravação de estacas vizinhas, isso não significa necessariamente erro do elemento em si. Muitas vezes, trata-se de um efeito de redistribuição de tensões e deslocamento do solo induzido pela sequência de cravação.

4. O que esses três casos têm em comum

Embora os mecanismos sejam diferentes, os três casos possuem um ponto comum:

a fundação deixa de atuar apenas como elemento de apoio e passa também a resistir a forças ascendentes.

Ou seja, em vez de trabalhar apenas à compressão, a fundação pode precisar resistir:

  • ao levantamento
  • à tração
  • à perda de embutimento
  • a deformações diferenciais associadas ao uplift.

Esse entendimento é essencial para evitar interpretações simplificadas do comportamento das fundações.

Implicações de projeto e execução

Quando existe potencial de uplift, o projeto deve considerar:

  • avaliação do nível freático
  • caracterização adequada do solo
  • análise de expansão ou colapso volumétrico
  • sequência de execução das estacas
  • verificação de tração e ancoragem
  • controle topográfico das cotas durante a obra.

Na execução, alguns cuidados importantes incluem:

  • monitoramento de estacas previamente cravadas
  • controle de sequência de cravação
  • observação de variação de cotas
  • rebatimento quando necessário
  • acompanhamento geotécnico em solos sensíveis.

Conclusão

Fundações não servem apenas para transmitir cargas verticais descendentes ao solo.

Em diversas situações de obra, também podem atuar resistindo a forças de levantamento, seja por empuxo da água, por expansão do solo ou por deslocamento do maciço durante a execução de estacas.

Entender esses mecanismos é essencial para o correto projeto geotécnico, para a definição da solução executiva e para a segurança da estrutura ao longo da sua vida útil.

Na prática, a fundação não é apenas apoio.
Em muitos casos, ela também é ancoragem.

Assinatura

Edgar Pereira Filho
Engenheiro Geotécnico • Professor de Fundações

APL Engenharia
Especialista em geotecnia, fundações e concreto