21
Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br 32 3. Fundações É o sistema de apoio de uma estrutura qualquer no solo ou rocha de maneira a obter segurança em relação a dois condicionantes fundamentais: - Ruptura: representa a situação limite de resistência do solo ou da resistência estrutural da fundação, na qual ocorre a ruptura geral levando a edificação à ruína. - Recalque: representa a situação em que as deformações impostas à edificação, pelos deslocamentos das fundações, passam a prejudicar seu funcionamento ou sua utilização. 3.1. Informações Necessárias Para o projeto de fundações deve-se conhecer basicamente o seguinte: - Topografia do terreno - Projeto de terraplenagem - Arquitetura da edificação - Condições estruturais de edificações vizinhas - Cargas da estrutura na fundação - Perfil geológico-geotécnico com camadas do subsolo, valores de SPT e Torque e nível do lençol freático 3.1.1. Levantamento Planialtimétrico Cadastral (LPAC) O estudo do LPAC tem o objetivo de conhecer a topografia natural do terreno, as áreas de corte e aterro, e as possíveis interferências para a execução da obra (edificações vizinhas, ruas, postes, redes elétricas e hidráulicas, etc.) Com o LPAC pode-se desenhar seções (perfis) transversais ou longitudinais da área em estudo. Com os perfis o engenheiro geotécnico terá uma boa visão dos trechos de corte e aterro assim como das cotas de apoio da estrutura e das fundações. A lado apresentamos um exemplo de LPAC. Notar que além da topografia do terreno, o desenho deve apresentar edificações existentes, redes elétricas, acesso, sondagens executadas e locação do perfil geológico geotécnico (PGG). PGG

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

  • Upload
    lekhanh

  • View
    217

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

32

3. Fundações É o sistema de apoio de uma estrutura qualquer no solo ou rocha de maneira a obter segurança em relação a dois condicionantes fundamentais: - Ruptura: representa a situação limite de resistência do solo ou da resistência estrutural

da fundação, na qual ocorre a ruptura geral levando a edificação à ruína. - Recalque: representa a situação em que as deformações impostas à edificação, pelos

deslocamentos das fundações, passam a prejudicar seu funcionamento ou sua utilização.

3.1. Informações Necessárias Para o projeto de fundações deve-se conhecer basicamente o seguinte: - Topografia do terreno - Projeto de terraplenagem - Arquitetura da edificação - Condições estruturais de edificações vizinhas - Cargas da estrutura na fundação - Perfil geológico-geotécnico com camadas do subsolo, valores de SPT e Torque e nível

do lençol freático 3.1.1. Levantamento Planialtimétrico Cadastral (LPAC) O estudo do LPAC tem o objetivo de conhecer a topografia natural do terreno, as áreas de corte e aterro, e as possíveis interferências para a execução da obra (edificações vizinhas, ruas, postes, redes elétricas e hidráulicas, etc.) Com o LPAC pode-se desenhar seções (perfis) transversais ou longitudinais da área em estudo. Com os perfis o engenheiro geotécnico terá uma boa visão dos trechos de corte e aterro assim como das cotas de apoio da estrutura e das fundações. A lado apresentamos um exemplo de LPAC. Notar que além da topografia do terreno, o desenho deve apresentar edificações existentes, redes elétricas, acesso, sondagens executadas e locação do perfil geológico geotécnico (PGG).

PGG

⊕⊕⊕⊕

⊕⊕⊕⊕

⊕⊕⊕⊕

Page 2: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

33

3.1.2. Investigações Geológico-Geotécnicas (IGG) A investigação geológico-geotécnica específica para um projeto de fundações é essencialmente a execução de sondagens à percussão com medidas de SPT e Torque a cada metro. É possível desenvolver um projeto de fundações somente com os resultados das sondagens à percussão. No entanto, sabe-se que as correlações semi-empíricas de NSPT para determinação da tensão admissível do solo são limitadas a regiões conhecidas e portanto investigadas, cujas correlações “seriam validas” Além da validade de correlações deve-se ressaltar as causas de erro no ensaio SPT apresentadas no capítulo 2. Assim, para dimensionamento das fundações deve-se realizar uma analise critica sobre o conhecimento a respeito do comportamento dos solos e atender a norma da ABNT NBR 6122/96 quanto aos coeficientes de segurança a serem adotados. É interessante complementar a investigação geotécnica com ensaios de campo e laboratório que fornecem resultados melhores e mais representativos das reais condições do solo em estudo. Mas qual seria o interesse de se fazer sondagens se os ensaios apresentariam resultados interessantes? As sondagens não têm como unico objetivo apresentar parâmetros de resistência do solo. As sondagens permitem definir, o perfil geológico geotécnico que contem a previsão das camadas de comportamento tipicamente igual, o tipo de solo pela caracterização tátil-visual, NSPT e valores de Torque, além do nível de água. O programa de coleta de amostras para ensaios de laboratório utilizará o perfil geológico geotécnico, para definir as profundidades de coleta das amostras. Além disso, as sondagens nos permitem saber a profundidade do lençol freático. Este fator é fundamental para escolha do tipo de fundação. Além da própria escolha do tipo de fundação.

Page 3: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

34

A seguir segue um exemplo de perfil geológico geotécnico: 3.2. Classificação das Fundações Deve-se ressaltar os estudos de alternativas, pois em um projeto de fundações sempre existirão diversas soluções. Os tipos mais comuns de soluções de fundações são: - Sapatas (Isoladas, corridas ou radier); - Tubulões a Céu Aberto ou a Ar Comprimido; - Estacas Tipo Broca, manuais e mecânicas; - Estaca Pré Moldadas; - Estacas Tipo Strauss; - Estacas Tipo Franki; - Estacão (Estacas Escavadas de Grande Diâmetro com e sem lama bentonítica); - Estaca Hélice Continua; - Estacas Injetadas, raiz e micro-estaca. 3.2.1. Rasas ou Diretas São apoiadas próximas as superfícies do terreno (3 a 4 m) e distribuem as tensões sobre sua base. � Sapatas São peças em forma de placa, em diversos formatos. A transferência de carga se dá pela base. São utilizadas quando as camadas superficiais apresentam resistência adequada para suportar as transferências de cargas.

5,00

10,00

0,00

Argila arenosa, com detritos vegetais, cor marrom escura

Argila silto arenosa, cor marrom clara

LEGENDA

2

1

-5,00

27

12

30

40

45/25

15/15 28/15

10

26

20

8106/32

MAX

SP-03

TORQUESPT MIN

14

14

32

40

5

6

44

9

25

10

9102

MAX

SP-2A

TORQUESPT MIN

8

13 9

7

91112/25

MAX

SP-1B

TORQUESPT MIN

3,94

6,06

9,10

40/25

20/15 30/10

30/05

15/15 28/15

45/03

6/32

30/05

Solo de Alteração - Areia pouco argilosa, com pedregulho, cor variegada3

2

2

2

3

3

1

1

*

*

*

* Camada impenetrável à percussão

MUITO RESISTENTECAMADA

Page 4: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

35

Isoladas - Dão apoio a apenas um pilar. - A situação mais econômica é dimensionar com abas iguais. Associadas - Podem ser associadas quando o espaço entre dois pilares próximos é reduzido,

havendo superposição em planta das sapatas. - Quando associadas suportam dois ou mais pilares e são mais onerosas pois exije a

construção de uma viga de rigidez, aumentando expressivamente o consumo de concreto armado.

Corridas - Usadas para apoio de paredes contínuas ou vários pilares alinhados. - Por questão econômica são aplicadas somente quando o solo de apoio se encontra a

pequenas profundidades. � Radier Utilizados em casos de solos moles, com o objetivo de reduzir as diferenças de recalques entre os pilares. Por ser a solução mais onerosa, são utilizadas somente em casos excepcionais.

3.2.2. Profundas

x

L

y

a

b

ab

Sapata Associada

Sapata Corrida

b

b

Radier

b b

a

a

Page 5: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

36

São apoiadas em camadas profundas, mais resistentes, transmitindo os esforços ao solo por tensões laterais e por tensão sobre sua base. As fundações profundas podem ser Tubulões e Estacas. � Tubulões São peças com grande diâmetro de base, que atravessam solos menos resistentes e se apóiam em solos resistentes. Para ser classificado como tubulão e ter comportamento característico de tubulão, é fundamental ter base alargada. A situação mais econômica, em geral, é circular ou falsa elipse. O mecanismo predominante de transferência de carga é por tensão transferida ao solo por contato da base. A carga por atrito lateral é pequena e se mobiliza com pequeno recalque, enquanto a carga na base é grande e se mobiliza com grande recalque. Podem ser executados acima ou abaixo do nível d’água. A escavação pode ser mecânica ou manual. Em caso de solos menos resistentes, onde há risco de desmoronamento, deve-se usar anéis de concreto. É essencial que o engenheiro geotécnico entre no tubulão para verificar as dimensões da base, do fuste e a execução de rodapé na base e verificar a tensão admissível e liberar concretagem.

Base Circular

Base Falsa Elípse

Base em Cunha Base com Rodapé

CAMADAPOUCO RESISTENTE

RESISTÊNCIA MÉDIA

MUITO RESISTENTE

Page 6: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

37

Tubulão a Céu Aberto - Em geral é utilizado quando a cota de

assentamento está acima do nível d’água; - Exige pouco espaço para escavação e concretagem,

por isso são muito utilizados em locais onde há dificuldade para entrada de equipamentos;

- Podem ser executados em solos argilosos onde seja possível realizar bombeamento ou rebaixamento do lençol freático;

- Em solos em que podem ocorrer desmoronamentos durante a escavação, é necessária a utilização de revestimento com anéis de concreto.

Tubulão a Ar Comprimido - Executado abaixo do nível d’água

quando não é possível esgotar a escavação; - Devido à pressão exercida pelo ar comprimido

a profundidade máxima, suportada por um ser humano, é de 30 m;

- Dificilmente é empregado devido ao alto custo e ao risco de segurança dos executores;

- Em solos em que podem ocorrer desmoronamentos durante a escavação, é necessária a utilização de revestimento com anéis de concreto.

60°0,20m

h>2,0m

f>0,70m

NANA

Page 7: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

38

� Estacas São elementos de fundação cuja seção transversal é pequena em relação ao seu comprimento. Sua utilização visa atingir camadas mais profundas do terreno, que apresentam maior resistência. A transferência da carga da estaca para o terreno e realizada pelo atrito entre a estaca e as camadas de solos (tensões laterais) e por tensões na base (tensões de ponta). Estacas Moldadas “In Loco” São, basicamente, executadas no local preenchendo-se uma perfuração com concreto ou argamassa. Tipo Broca - Solução mais econômica em estacas; - Recomendadas para construções térreas e pequenos muros; - Escavada manualmente com trado concha, sem revestimento e sem lama estabilizante; - Não causam vibrações para execução; - Em geral não há necessidade de armação. Usa-se apenas armadura de topo para

ligação com o bloco; - Comprimento é limitado até 5 a 6 metros; - Não é aconselhável ultrapassar o nível d'água, exceto em solos de baixa

permeabilidade; - Carga nominal até 150 kN; - Controle tecnológico no processo executivo. Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento do diâmetro para cargas

maiores, o custo aumenta expressivamente pelo consumo de concreto;

- Escavada sem revestimento e sem lama estabilizante; - Alta velocidade de perfuração (cerca de 10 metros em menos de 30 minutos); - Não causam vibrações para execução; - Pode ser armada para suportar esforços transversais; - Comprimento limitado a 12 metros devido ao tamanho da haste;

MUITO RESISTENTE

RESISTÊNCIA MÉDIA

POUCO RESISTENTECAMADA

Page 8: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

39

- Não podem ser executadas abaixo do nível d'água;

- O terreno deve ser plano para o acesso e manobra do equipamento;

- Carga nominal até 700kN, dependendo do consumo de concreto e diâmetro;

- Controle tecnológico: processo executivo.

Tipo Strauss - Solução bastante econômica; - Executada com revestimento metálico recuperado; - Escavação feita com equipamento mecânico constituído basicamente de tripé, guincho

mecânico elétrico ou a diesel e piteira de escavação. - Não causam vibrações para execução; - Como o equipamento é consideravelmente leve, podem ser executadas em locais de

difícil acesso; - Podem ser executadas abaixo do nível d'água exceto em solos arenosos ou argilas

moles e quando for possível o esgotamento antes da concretagem; - Apresentam dificuldades para execução próxima às divisas; - Não é aconselhável atravessar argilas moles, pois na retirada do revestimento pode

ocorrer seccionamento do fuste; - Carga nominal até 1500 kN; - Controle tecnológico: processo executivo e capacidade de carga (provas de carga

dinâmica e estática).

Page 9: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

40

Tipo Franki - Executada com revestimento metálico recuperado; - Não há remoção de solo. O revestimento

é cravado à percussão até a cota de assentamento e depois lançado o concreto;

- Devido a vibrações excessivas não é aconselhável utilizá-las em áreas onde ao entorno existam edificações comprometidas;

- A superfície rugosa apresenta boa resistência por atrito lateral;

- A base é alargada aumentando a transferência de carga na ponta;

- Pode-se utilizar armadura para suportar esforços laterais; - Podem ser executadas abaixo do nível d'água e

não é preciso bombeamento para concretagem, uma vez que o revestimento impede a entrada da água;

- Não é aconselhável atravessar argilas moles, pois na retirada do revestimento pode ocorrer seccionamento do fuste;

- Pode atingir até 30 metros de comprimento, mas usualmente limita-se a 18 metros;

- Carga nominal até 1.700kN, dependendo do consumo de concreto e diâmetro; - Controle tecnológico: processo executivo e capacidade de carga (provas de carga

dinâmica e estática). Tipo Barrete - Apresenta custo elevado devido ao uso de equipamentos especiais de escavação,

lama estabilizante e fornecimento de água; - Executada sem revestimento metálico e com lama estabilizante (tixotropica); - Em geral usa-se apenas uma estaca para cada pilar; - Não produz vibrações; - Podem ser utilizadas em camadas de solos resistentes, em rocha e abaixo do nível

d'água; - Apesar de utilizar somente uma estaca por pilar não são necessárias vigas de

travamento; - Não são adequadas para atravessar espessas camadas de solo mole submerso; - Só é possível ser executada com lençol freático 3,0 metros abaixo da superfície; - Carga nominal até 12.000 kN, dependendo do consumo de concreto e das dimensões; - Controle tecnológico: processo executivo e capacidade de carga (provas de carga

dinâmica e estática).

Page 10: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

41

Estaca Raiz e Micro estaca - Alto custo pois depende de equipamento

e equipe especializados; - Executadas com revestimento recuperado; - Equipamento pequeno, pode ser executado

em locais com pé-direito limitado; - Não produz vibrações; - Pode ser inclinada para absorver

esforços transversais; - Pode atravessar matacões, blocos de

concreto, pisos e solos fortes; - Grande perda de material, pois a

concretagem deve ir acima da cota de arrasamento para garantir o efeito de preenchimento;

- Carga nominal até 1300 kN, dependendo do diâmetro da estaca;

- Controle tecnológico: processo executivo e provas de carga.

Hélice Contínua - O custo de instalação é alto, mas a agilidade

de execução das estacas pode compensar a diferença em relação a outras soluções;

- Executada sem revestimento e a estabilidade do furo é garantida pela própria hélice. E a hélice é removida durante a injeção de concreto;

- Não produz vibrações; - Pode atravessar solos fortes e atingir camadas

abaixo do nível d'água; - Em blocos com uma estaca, costuma-se

dispensar vigas de travamento por ter grande inércia; - Não é recomendado o uso onde há camadas

espessas de solo mole submerso; - Carga nominal até 3500kN, dependendo

do diâmetro da estaca; - Controle tecnológico: processo executivo

e capacidade de carga (provas de carga dinâmica e estática).

Page 11: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

42

Estacas Pré-Moldada São elementos que já vêm prontos ou são confeccionados no canteiro de obra e são instalados por cravação ou prensagem. Madeira - Muito econômicas, fácil cravação e de fácil transporte; - Utilizadas em obras provisórias, pois apresentam duração máxima de 5 anos; - Comprimentos máximos dos troncos é cerca de 10 metros; - É fácil a execução de cortes e emendas; - O topo deve ser protegido durante a cravação; - É necessário tratamento antifungos. O tratamento é oneroso e de eficácia duvidosa; - Cravação realizada por martelo de queda livre; - Carga nominal de 100 kN a 300 kN dependendo do tipo de madeira. - Controle tecnológico: processo executivo. Aço - Muito onerosas, mas encontram aplicação em casos de grandes interferências

(esforços transversais, presença de pedregulhos, camadas intercaladas de alta resistência);

- Fácil transporte e cravação (não quebram); - Geometria variada: perfis laminados ou soldados “I” e “H”; tubulares ou trilhos

aproveitados de ferrovias; - Quando totalmente enterradas, mesmo abaixo do nível d’água, não é necessário

tratamento anticorrosivo;

Page 12: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

43

- Em aterros com intempéries capazes de atacar o aço ou em trechos desenterrados é necessária proteção com camisa de concreto ou pintura antioxidante;

- Emendas feitas com solda e telas; - Podem atingir grandes profundidades até a camada rochosa sem risco de quebrar; - Pode-se aproveitar sobras de corte e emenda; - Podem ser reaproveitadas de uma obra para outra; - Causam pouca vibração na cravação; - Em argilas duras ou rijas pode entortar durante a cravação; - Carga nominal de 200kN a 1200kN dependendo da geometria e das dimensões; - Controle tecnológico: processo executivo. Concreto - Custo atraente para a maior parte das soluções em estacas cravadas; - Podem ser fabricadas na obra ou industrialmente; - Compostas por concreto armado, pretendido ou centrifugado; - Seções vazadas reduzem o custo; - Diversas geometrias (circulares, quadradas, sextavadas, oitavadas ou estrela); - Permite armadura para esforços transversais; - Aplicáveis em quase todos os tipos de solo, principalmente quando o solo superficial

não apresenta boa resistência; - É comum ocorrer perdas por quebra ou sobras em terrenos muito variados; - Apresenta considerável vibração para cravação; - Exige escarificação da cabeça para ligação com o bloco; - São cravadas à percussão com martelo: de queda livre, diesel, ou vibratório; - Também podem ser cravadas por prensagem ou vibração; - Carga nominal de 150kN a 2200kN dependendo das dimensões, do concreto e da

armadura; - Controle tecnológico: processo construtivo e capacidade de carga (nega, repique,

provas de carga dinâmica e estática). 3.3. Modelos de Cálculo 3.3.1. Fundações Rasas e Tubulões A tensão transferida ao solo, obtida pelo quociente da carga pela área da base, deve ser menor ou igual à tensão admissível. Deve-se também calcular os recalques das fundações e verificar a situação da estrutura diante dos recalques diferenciais. � Tensão Admissível A tensão admissível pode ser obtida por: - Tensão de Ruptura (σσσσr) obtida por fórmulas teóricas e resultados de ensaio

triaxial, utilizando-se coeficiente de segurança; - Pressão de Pré-Adensamento (Pa) obtida no ensaio de adensamento; - Método Semi-Empírico obtido pelo NSPT, onde o cálculo para sua determinação

já considera coeficiente de segurança.

Page 13: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

44

Pela Tensão de Ruptura:

Formula de Terzaghi σσσσR = (c’ . Nc . Sc) + (1/2 . γγγγ . b . Nγγγγ . Sγγγγ) + (q’ . Nq . Sq) Onde: σR - tensão de ruptura c’ - coesão efetiva (obtido pelo ensaio triaxial) ϕ’ - ângulo de atrito (obtido pelo ensaio triaxial) Nc, Nγ, Nq - fatores de capacidade de carga obtidos em função do ângulo de atrito (ϕ’) Sc, Sγ, Sq - fatores de forma. γ - massa especifica natural do solo na cota de assentamento b - lado menor, base da fundação. q’ - sobrecarga em pressão efetiva

0

100

200

0 100 200 300 400

Tensão Norm al Efetiva (kPa)

Ten

são

de

Cis

alh

am

en

to (

kPa

)

Ângulo de

Atrito ϕϕϕϕ’ (º)

σtg30º+15 = ح

Coesão c' (kN/m2)

Page 14: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

45

Pela Pressão de Pré-Adensamento Parâmetro obtido pelo ensaio de adensamento, realizado em laboratório. A pressão de pré-adensamento (Pa) corresponde à carga em máxima que a camada de solo esteve anteriormente submetida. A Pa é obtida graficamente na curva índice de vazios x pressão, resultante do ensaio de adensamento.

Assim, σσσσadm = Pa. Semi-Empírico Com Base no NSPT A tensão admissível do solo na cota de assentamento das sapatas, foi determinada em relação à média dos valores de NSPT de acordo com a fórmula apresentada a seguir: NSPT(médio) = ΣNSPT ÷ n Para fundações rasas: σσσσadm = NSPT(médio) ÷÷÷÷ 0,05 Para tubulões: σσσσadm = NSPT(médio) ÷÷÷÷ 0,03 Onde: σadm � tensão admissível em kN/m² SPTmédio � média dos valores NSPT no espaço 2xb Os fatores de segurança do cálculo semi-empírico estão embutidos nas fórmulas apresentadas anteriormente.

SP-01

90%

40%

10%

2

4

5

5

3

4

5

6

8

12

18

20

19

2xb

b

Page 15: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

46

(2,0

a 2

,5).

B

0,1 q

0,5 q

B

0,8 q

q

Bulbo de pressões - superfície de igual acréscimo de tensões verticais devido ao carregamento "q"

Recalques na Fundação A aplicação de carga no solo provoca deformações. Com as deformações do solo de apoio a estrutura da edificação poderá sofrer os seguintes movimentos: - Rotação: inclinação do conjunto em relação à vertical; - Deformação: movimentos diferentes em cada trecho da estrutura; - Translação: movimento vertical de toda a estrutura. Estas deformações podem ser classificadas em: - Recalques imediatos: ocorrem no instante da aplicação da carga por

acomodação dos grãos do solo. Em geral ocorre em solos arenosos; - Recalques por adensamento: ocorrem lentamente com a dissipação da pressão

neutra. Em geral ocorre em solos argilosos. Num projeto de fundações deve-se calcular os recalques diferenciais e a distorção angular para verificar o comportamento da estrutura. Recalque diferencial (∆ρ) é a diferença de recalques entre duas fundações. Distorção angular (∆ρ/L) é a relação entre o recalque diferencial e a distância entre dois pilares

L

ρ1

ρ2

∆ρ/L

Page 16: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

47

Para fundações rasas o recalque imediato é calculado da seguinte forma: ρρρρ = σσσσ x B x x I onde: ρ � é o recalque imediato σ � pressão aplicada pela sapata B � menor dimensão da fundação µ � coeficiente de Poisson do solo E � módulo de elasticidade do solo I � fator de fluência em função da geometria da sapata 3.3.2. Estacas Existem diversos métodos de cálculo para dimensionamento de estacas. Apresentamos a seguir os métodos mais comuns, que utilizam resultados das sondagens à percussão. � Método Decourt e Quaresma Método de cálculo empírico que usa resultados do ensaio de sondagem à percussão para determinação da capacidade admissível de carga da estaca. A capacidade de carga é calculada em função da resistência do solo que está em contato com a estaca. Portanto determina-se resistência lateral e resistência de ponta. PRT = PRL + PRP onde: PRT � Carga total de ruptura PRL � Carga lateral (resistida pelo solo) PRP � Carga de ponta (resistida pelo solo) PRL = qL x AL PRP = qP x AP onde: qL e qP � tensões lateral e de ponta resistidas pelo solo AL e AP � áreas lateral e de ponta em contado com o solo qL = (NSPTmédio (lateral) ÷÷÷÷ 3) + 1 qP = C x NSPTmédio (ponta)

1-µµµµ²

E

ResistênciaLateral

Resistênciade Ponta

Page 17: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

48

onde: C - coeficiente obtido em função do tipo de material O método de Decourt e Quaresma é utilizado quando o solo é homogêneo em toda extensão da estaca. � Método Aoki e Velloso Método de cálculo empírico que usa resultados do ensaio de penetração de cone CPT para determinação da capacidade admissível de carga da estaca. Como o ensaio CPT é muito oneroso e dificilmente empregado nos empreendimentos, foi estabelecida uma relação entre os resultados dos ensaios de CPT e de SPT para diversos tipos de solo. Assim é possível dimensionar estacas por este método com base nas sondagens à percussão.

O método de Aoki e Velloso, leva em consideração a mudança de camadas atravessadas pela estaca. Portanto a resistência lateral é a somatórias das resistências de cada camada. PRT = PRL + PRP onde: PRT � Carga total de ruptura PRL � Carga lateral (resistida pelo solo) PRP � Carga de ponta (resistida pelo solo) PRL = qL x AL PRP = qP x AP onde: qL e qP � tensões lateral e de ponta resistidas pelo solo AL e AP � áreas lateral e de ponta em contato com com o solo qL = qC ÷÷÷÷ F1 qP = αααα x qC ÷÷÷÷ F2 onde: qC - resistência à penetração de ponta no ensaio CPT

Solo CArgila 120Silte 250Areia 400

SOLO RESIDUAL

Argila siltosa mole

Argila arenosaATERRO

ResistênciaLateral

Resistênciade Ponta

Areia Siltosa, muito compacta

Page 18: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

49

F1 e F2 � fatores de correção em função do tipo de estaca α � coeficiente em função do tipo de solo, usado quando não foi medido o atrito lateral unitário (obtido no ensaio CPT) qC = K x NSPT onde: K � coeficiente de relação entre o NSPT e a resistência à penetração de ponta no ensaio CPT. Calcula-se um PRL para cada camada até um metro antes da cota de assentamento da estaca. A somatória dos valores de PRL é a resistência lateral. 3.4. Escolha da Solução Em primeiro lugar deve-se analisar as seguintes condições: - Tipos de carregamentos e cargas de trabalho da fundação; - Características do solo local (camadas, resistência, nível d’água, etc); - Condições locais (inclinação do terreno, espaço disponível para operação de

máquinas, estado de conservação das edificações vizinhas, etc); - Projeto arquitetônico (cotas dos pisos) - Limitação dos tipos e dimensões de fundações existentes no mercado; - Disponibilidade de recursos financeiros (custo benefício em relação ao valor da

obra); A escolha é feita por eliminação da seguinte forma: - Primeiro em função das cargas e da profundidade da camada resistente,

determina-se se será fundação rasa ou profunda;

So lo TV K (kN /m ²) αααα Es taca F1 F2

Arg ila 3 0 0 1 0 0 0 0 ,0 1 4 P ré -Mo ld a da 1 ,0 0 2 ,0 0S ilto s a 3 2 0 8 0 0 0 ,0 2 0 F ra n k i 2 ,5 0 5 ,0 0

S ilto -a re n o s a 3 2 1 7 0 0 0 ,0 2 4 M e tá lic a 1 ,7 5 3 ,5 0Are n o s a 3 1 0 6 0 0 0 ,0 3 0 E s c a v a d a 3 ,0 0 6 ,0 0

Are n o -s ilto s a 3 1 2 5 0 0 0 ,0 2 8

S ilte 2 0 0 4 0 0 0 ,0 3 0

Are n o s o 2 1 0 5 5 0 0 ,0 2 2Are n o -a rg ilo s o 2 1 3 4 5 0 0 ,0 2 8

Arg ilo s o 2 3 0 2 3 0 0 ,0 3 4Arg ilo -a re n o s o 2 3 1 2 5 0 0 ,0 3 0

Are ia 1 0 0 2 0 0 0 ,0 6 0S ilto s a 1 2 0 3 5 0 0 ,0 2 4

S ilto -a rg ilo s a 1 2 3 3 0 0 0 ,0 2 8Arg ilo s a 1 3 0 2 2 0 0 ,0 4 0

Arg ilo -s ilto s a 1 3 2 3 3 0 0 ,0 3 0

Page 19: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

50

- Descartam-se os tipos de fundações que não têm capacidade estrutural para suportar as cargas de projeto;

- Descartam-se os tipos de fundações que exijam espaço maior que o disponível para execução;

- Se as edificações vizinhas apresentam trincas ou outros comprometimentos estruturais, descartam-se os tipos de fundações que causam vibrações;

- Verifica-se a presença de lençol freático. Caso a camada de apoio esteja abaixo do nível d'água deve-se analisar a necessidade e a possibilidade de realizar bombeamento ou rebaixamento de lençol freático;

- O rebaixamento de lençol freático é uma obra de custo elevado, portanto se o custo-benefício não for vantajoso deve-se descartar os tipos de fundação que apresentam problemas de execução abaixo do nível d'água;

- Considerando o fator econômico descartam-se as soluções mais onerosas. Ao se analisar o fator econômico deve-se considerar o custo da mão-de-obra em relação ao tempo de execução da fundação.

- Escolhidas as alternativas viáveis técnica e economicamente deve-se efetuar um estudo econômico e definir a mais vantajosa e conveniente ao cliente.

3.5. Informações de Projetos O projeto de fundações deverá conter as seguintes informações: - Desenhos: deverão apresentar as plantas de formas das fundações, contendo

todas as informações necessárias para execução da obra. São apresentados planta e corte das peças de fundação com dimensões, cotas de assentamento, disposição e dimensões da armação quando existentes.

- Relatório técnico apresentando:

- Caracterização do empreendimento - Investigações geológico-geotécnicas executadas - Perfis geológico-geotécnicos - Análise e interpretação dos resultados; - Estudo de alternativas; - Memórias de cálculo; - Quantitativos.

- Especificações Técnicas: constam no relatório técnico do projeto e deverão

apresentar: - as características técnicas dos materiais (solo, cimento, concreto, aço, etc)

como por exemplo tensão admissível do solo na cota de assentamento, resistência característica do concreto, etc;

- seqüência construtiva, processos e procedimentos executivos; - procedimentos e critérios de controle tecnológico; - critérios de acompanhamento, medição e pagamento.

3.6. ATO e Avaliação de Desempenho

Page 20: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

51

A execução do serviço de Acompanhamento Técnico da Obra deverá ser efetuada por uma empresa especializada, do setor de Engenharia Geotécnica. Recomenda-se que a contratação seja realizada pelo proprietário da obra. Os serviços de acompanhamento técnico de obras compreendem as três atividades descritas a seguir:

� Direção Técnica

A direção técnica compreende o acompanhamento da obra por um Engenheiro Geotécnico atualizado com todas as informações sobre o histórico do projeto e ocorrências da obra. Este engenheiro efetuará visitas técnicas periódicas e atenderá a equipe da CONTRATANTE quando solicitado no local da obra ou escritório, para reuniões de andamento e/ou extraordinária a critério da CONTRATANTE. O acompanhamento e direção técnica dos serviços de campo e obras terão os seguintes objetivos: - Ajuste, adequação, complementação e programação de sondagens e ensaios; - Verificação de interferências de campo com o projeto; - Verificar se o atendimento às especificações do manual da ABEF; - Verificar o atendimento das especificações de projeto; - Adequação e ajuste do projeto às reais condições de campo; - Desenvolver e/ou complementar as especificações técnicas; - Execução de relatórios de visita e de acompanhamento; - Abertura e manutenção de um diário de obras onde deverão ser relatados todos

serviços de acompanhamento, liberações e toda e qualquer ocorrência de obra; - Solicitação, orientação, verificação e liberação dos serviços de controle tecnológico. � Controle Geométrico O controle geométrico compreende a orientação e verificação dos serviços executados pela empreiteira, fiscalizando a precisão e qualidade dos seguintes serviços: - Locação das fundações, cotas e medidas lineares necessárias à obra; - Cálculos e quantitativos da obra, quando solicitado pela Fiscalização; - Projeto como construído. � Controle Tecnológico

O controle tecnológico de materiais e execução das obras compreende a orientação, verificação e comprovação de todo e quaisquer resultados de ensaios apresentados pela empreiteira em atendimento às normas da ANBT e especificações técnicas do manual da ABEF ou que fazem parte dos editais de concorrência, e/ou que forem necessárias especificadas para as obras em execução. No controle tecnológico serão verificados os tipos, quantidades e freqüências de ensaios comprobatórios da qualidade das obras realizadas, executados pela CONTRATADA.

Page 21: Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng ... · Escavada com Trado Mecânico - São econômicas para profundidades acima de 6,0 metros. - No entanto com o aumento

Fundações de Edifícios e Soluções para Desníveis Eng° Mauro Hernandez Lozano

R. Visconde de Ouros, 282 - Cep. 04632-020 - Jd. Aeroporto - São Paulo - SP. Tel/Fax .: 5034-3848 e-mail: [email protected] - site: www.dynamisbr.com.br

52

A avaliação de desempenho consiste em execução de procedimentos, ensaios e monitoramentos a fim de verificar se após a execução da obra foram verificados os comportamentos previstos. No caso de recalques verifica-se basicamente a movimentação das estruturas. A movimentação pode ser monitorada através de levantamentos topográficos; extensômetros de superfície ou piquetes de referência de cota.