Fundações

A estrutura de uma obra é constituída pelo esqueleto formado pelos elementos

estruturais, tais como: lajes (1), vigas (2), pilares (3) e fundações

(4), etc.

Definição

Fundação é o elemento estrutural que tem por função transmitir a carga da estrutura ao solo sem provocar ruptura do terreno.

As fundações devem ter resistência adequada para

suportar as tensões causadas pelos esforços

solicitantes. Além disso, o solo necessita de

resistência e rigidez apropriadas para não sofrer ruptura e não

apresentar deformações exageradas ou

diferenciais.

Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do custo total do edifício, porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem

atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso.Torna-se clara a importância da união entre o projeto estrutural e o projeto de fundação em um único grande projeto, uma vez que os dois estão totalmente

interligados e mudanças em um provocam reações imediatas no outro.

Projeto

Cálculo das

cargas Investiga

ção do terreno

Definição do tipo e fundação

(controlado)

(controlado)

(não controlado)

(não controlado)

Elementos necessários ao projeto

TOPOGRAFIA DA ÁREALevantamento topográfico (planialtimétrico);

Dados sobre taludes e encostas no terreno (ou que possam atingir o terreno);

Dados sobre erosões (ou evoluções preocupantes na geomorfologia).

DADOS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOSInvestigação do subsolo (às vezes em

duas etapas: preliminar e complementar);Variabilidade das camadas e a

profundidade de cada uma delas;Existência de camadas resistentes ou

adensáveis;Compressibilidade e resistência dos solos;Posição do nível d’água;Outros dados geológicos e geotécnicos

(mapas, fotos aéreas e levantamentos aerofotogramétricos, artigos sobre experiências na área, publicações da CPRM, etc.).

DADOS DA ESTRUTURA A CONSTRUIR

Tipo e uso que terá a nova obra;

Sistema estrutural (hiperestaticidade, flexibilidade, etc.);

Sistema construtivo (convencional ou pré-moldado);

Cargas (Ações nas fundações).

DADOS SOBRE CONSTRUÇÕES VIZINHAS

Número de pavimentos, carga média por pavimento;

Tipo de estrutura e fundações;Desempenho das fundações;Existência de subsolo;Possíveis conseqüências de

escavações e vibrações provocadas pela nova obra.

ASPECTOS ECONÔMICOSAlém do custo direto para a

execução do serviço, deve-se considerar o prazo de execução. Há situações em que uma solução mais custosa oferece um prazo de execução menor, tornando-se mais atrativa.

AS CARGAS DA FUNDAÇÃOCargas Vivas

Operacionais

Ocupação por pessoas e móveis

Passagem de veículos e pessoas

Operação de equipamentos móveis

Armazenamento

Atracação de navios, pouso de helicópteros;

Frenagem, Aceleração de veículos (pontes)

Ambientais

Ventos

Ondas, correntes

Sismos

Acidentais

Solicitações especiais de construção e instalação

Colisão de veículos (navios, aviões, etc.)

Explosão, fogo.

Cargas Mortas

Peso próprio da estrutura e equipamentos permanentes;

Empuxo de água

Empuxo de terra

Em outros países

Já no Brasil, a norma NBR 8681/84 (Ações e segurança nas estruturas) classifica as ações nas estruturas em:

Ações permanentesAções variáveisAções excepcionais

AS CARGAS DA FUNDAÇÃO NO BRASIL:

Peso específico dos materiais mais empregados em uma construção:

Sobrecargas ou cargas úteis em lajes de piso e forro:

RESISTÊNCIA OU CAPACIDADE DE CARGA DO SOLO

A determinação da tensão admissível, resistência ou capacidade de carga do

solo consiste no limite de carga que o solo pode

suportar sem se romper ou sofrer deformação

exagerada.

Tensão admissível recomendada pela ABNT.

INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

Sondagem a percussão na maioria dos casos;

Características como: número de pontos de sondagem, seu posicionamento no terreno e a profundidade a ser atingida são determinados por profissional capacitado, baseado em normas brasileiras e na sua experiência

INVESTIGAÇÃO PRELIMINARObjetiva-se conhecer as principais

características do subsolo

INVESTIGAÇÃO COMPLEMENTAR OU DE PROJETO

Procuram-se esclarecer as feições relevantes do subsolo e

caracterizar as propriedades dos solos mais importantes do ponto de vista do comportamento das

fundações.

INVESTIGAÇÃO PARA A FASE DE EXECUÇÃO

Visa confirmar as condições de projeto em áreas criticas da obra,

assim consideradas pela responsabilidade das fundações

ou pela grande variação dos solos na obra ou até pela

dificuldade de executar o tipo de fundação prevista.

POÇOS E SONDAGENS A TRADOPoços são escavações manuais que permitem

um exame do solo nas paredes e fundo da escavação e a retirada de amostras

indeformadas tipo bloco ou em anéis. Esse tipo de investigação está normalizado pela NBR

9604.As sondagens a trado são perfurações que

podem ser executadas com trados manuais do tipo: cavadeira, espiral ou torcido, helicoidal. A

profundidade também está limitada à profundidade do nível d’água e as amostras

retiradas são deformadas. Este tipo de investigação está normalizado pela NBR 9603.

SONDAGEM DE PERCUSSÃO A sondagem a

percussão é um procedimento geotécnico de campo, capaz de amostrar o

subsolo. Quando

associada ao ensaio de

penetração dinâmico

( STP ), mede a resistência do solo ao longo

da profundidade

perfurada.

O ensaio de sondagem a percussão SPT (Soil Penetration Test), por norma (NBR

6484), consiste da cravação de um amostrador de dimensões padronizadas,

rosqueado em um conjunto de hastes metálicas que recebem e propagam (para o amostrador) a energia de golpes que são

aplicados a partir da queda livre de um martelo (peso de ferro fundido ou aço) de

massa equivalente a 65 kg, caindo de uma altura equivalente a 75 cm.

Para pequenas áreas (entre 200m² e 400m²) são recomendados, no mínimo, três furos de sondagem,

mas dependendo das características e importância da

obra, poderá ser considerado maior quantidades de furos.

Planta de localização dos furos de sondagem novo bloco UTFPR

Relatório de sondagem

TIPOS DE FUNDAÇÕESA fundação rasa se caracteriza quando a

camada de suporte está próxima à superfície do solo (profundidade até 2,0

m), ou quando a cota de apoio é inferior à largura do elemento da fundação. Por outro lado, a fundação é considerada

profunda se duas dimensões ultrapassam os limites acima mencionados.

Fundações indiretas são sempre profundas, em função da forma de transmissão de

carga para o solo (atrito lateral) que exige grandes dimensões dos elementos de

fundação.

Fundações Diretas

Rasas

Na escolha do tipo de fundações, as diretas

ou rasas são as primeiras a serem analisadas, devido a execução simples e

o baixo custo.A economia só é alcançada se a fundação rasa corresponder de 50% a 70% da área do terreno, isto é, se a área de suporte

necessária no cálculo dimensional da fundação for menor.

BLOCOEste tipo de fundação é utilizado quando

há atuação de pequenas cargas.É o elemento de fundação de concreto simples, dimensionado de maneira que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto,

sem necessidade de armadura.Geralmente, usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do

solo está entre 0,5 e 1,0 m de profundidade.

ALICERCES Os alicerces são estruturas executadas pelo assentamento de pedras ou tijolos

maciços recozidos e principalmente concreto, em valas de pouca

profundidade (entre 0,50 a 1,20 m), e largura variando conforme a carga das

paredes.também denominados de blocos corridos, são utilizados na construção de pequenas

residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes.

SAPATASAo contrário dos blocos, as sapatas não

trabalham apenas à compressão simples, mas também à flexão, devendo, neste caso, serem

executadas incluindo material resistente à tração. É feita de concreto armado, tendo

geralmente sua base quadrada, retangular ou trapezoidal.

SAPATAS ISOLADASDe menor altura que os blocos,

são aquelas que transmitem para o solo, através de sua

base, a carga de uma coluna (pilar) ou um conjunto de

colunas.

SAPATAS CORRIDASSão elementos contínuos que

acompanham a linha das paredes, as quais lhe transmitem

a carga por metro linear.

SAPATAS ASSOCIADASNo caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal

que as sapatas isoladas se superponham, deve-se executar

uma sapata associada.

SAPATAS ALAVANCADASNo caso de sapatas de pilares de

divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o

centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do

pilar, cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um

pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro

pilar.

RADIERO radier é um sistema de fundação que

reúne num só elemento de transmissão de carga, um conjunto de pilares. Consiste em

uma placa contínua em toda a área da construção com o objetivo de distribuir a

carga em toda superfície.Seu uso é indicado para solos fracos e cuja

espessura da camada é profunda.Podem ser executados dois sistemas de radier: sistema constituído por laje de

concreto (sistema flexível) e sistema de laje e vigas de concreto (sistema rígido).

FundaçõesDiretas

Profundas

TUBULÕESSão elementos estruturais da fundação

que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da

escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma

profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro. Pode ser feito à

céu aberto ou sob ar comprimido (pneumático) e em pelo menos na sua fase final de execução há a descida do

operário por dentro deste.

TUBULÕES A CÉU ABERTO

Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que

não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do

nível d’água.

TUBULÕES A AR COMPRIMIDO

Utilizado em terrenos que apresentam dificuldade de

empregar escavação mecânica

ou cravação de estacas, como em

lençóis d´água elevados ou cotas insuficiente entre o terreno e o apoio da

fundação

Fundações Indiretas

BROCASSão estacas

executadas “in loco” sem molde, por

perfuração no terreno com

auxílio de um trado (diâmetro de 15 a 30 cm),

sendo o furo posteriormente preenchido com

o concreto apiloado.

ESTACASElemento de fundação executado com auxílio

de ferramentas ou equipamentos, execução esta que pode ser por cravação a:

Percussão: É o método de cravação mais empregado, um dos inconvenientes é o barulho produzido.

Prensagem: Empregada onde há a necessidade de evitar barulhos e vibrações

Vibração: Pode ser empregada tanto para cravação como para remoção de estacas, tendo o inconveniente de transmitir vibrações para os arredores.

ESTACAS DE MADEIRASão troncos de árvores cravados

com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves.

Utilizam-se estacas de madeira para execução de obras

provisórias, principalmente em pontes e obras marítimas.

ESTACAS METÁLICASSão encontradas na forma de

trilhos ou perfis.Seu emprego necessita de cuidados com a corrosão do material metálico. Sua maior

desvantagem é o custo maior em relação às estacas pré-moldadas

de concreto, Strauss e Franki.Podem se reaproveitadas várias

vezes.

ESTACAS DE CONCRETOAs estacas de concreto são comercializadas com diferentes formatos geométricos. A capacidade de

carga é bastante abrangente, podendo ser simplesmente armadas, protendidas, produzidas por vibração ou centrifugação. Em decorrência do

problema de transporte e equipamento, tem limitações de comprimento, sendo fabricado em

segmentos, o que leva em geral à necessidade de grandes estoques e requerem armaduras especiais

para içamento e transporte.

Portal do Túnel 19 de Julho - SP

ESTACAS TIPO FRANKI

Estaca de concreto armado moldada in loco que emprega um tubo de revestimento

com ponta fechada, de modo que não há limitação de profundidade devido à

presença de água d subsolo.Apresentam grande capacidade de carga

(alargamento da base). Seus maiores inconvenientes dizem respeito à vibração

do solo durante a execução e área necessária aos bate-estacas. Sua execução

é sempre feita por uma firma especializada.

Na execução de uma estaca Franki pode-se destacar as seguintes fases:-cravação do tubo Franki

-execução da base alargada

ESTACAS TIPO STRAUSSElemento de fundação escavado mecanicamente,

com o emprego de uma camisa metálica recuperável, que define o diâmetro das estacas.O equipamento utilizado é leve e de pequeno porte, facilitando a locomoção dentro da obra e possibilitando a montagem do equipamento em

terrenos de pequenas dimensões.Sua execução não causa vibrações, evitando

problemas com edificações vizinhas. Porém, em geral possui capacidade de carga menor que estacas Franki e pré-moldadas de concreto e

possui limitação devido ao nível do lençol freático.

ESTACAS ESCAVADAS

Estacas escavadas são estacas executadas enchendo-se com concreto (simples ou

armado) uma trincheira aberta no terreno e mantida estável com o auxílio

de uma lama especial (bentonítica)

A lama bentonítica é constituída de água e bentonita, sendo esta última uma rocha

vulcânica, onde o mineral predominante é a montimorilonita. Trata-se de um material tixotrópico que em dispersão muda seu estado físico por efeito da agitação (em

repouso é gelatinosa com ação antiinfiltrante; agita fluidifica-se). Seu efeito estabilizante é eficaz quando a pressão hidrostática da lama no interior da escavação é superior à exercida externamente pelo lençol e a granulometria

do terreno é tal que possa impedir a dispersão da lama.

ESTACAS BARRETES

A estaca barrete possui seção retangular, executada por escavação com guindaste acoplado com “clamchell”, também utilizando lama

bentonítica e concretada com uso de tremonha.

São vantagens das estacas escavadas e barretes:

O solo fica livre de deformações;O comprimento das estacas é grande e pode

ser muito variável;O solo, à medida que se escava, pode ser

inspecionado e comparado com dados de investigação do local;

A armadura não depende do transporte ou das condições de cravação;

Importante quando há solo de grande durezaÉ menor e não compensa montagem de

aparelhagem mais complexa

São desvantagens das estacas escavadas e barretes:Os métodos de escavação podem afofar solos

arenosos ou pedregulhos, ou transformar rochas moles em lama, como o calcário mole ou marga;

Necessidade de local nas proximidades para deposição de solo escavado;

Susceptíveis a estrangulamento da seção em caso de solos compressíveis;

Dificuldade na concretagem submersa, pois há impossibilidade de verificar e inspecionar posteriormente o concreto.

A entrada de água pode causar danos ao concreto e também se deve tomar cuidado com possíveis ataques de agentes químicos da água e do solo sobre o concreto.

ESTACAS-RAIZEstacas cravadas com perfuratriz, executadas

com equipamento de rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama

bentonítica ou ar comprimido.É recomendado para obras com dificuldade de

cravação, pois emprega equipamento com pequenas dimensões (altura de

aproximadamente 2 m). Pode atravessar terrenos de qualquer natureza, sendo indicado

também quando o solo possui matacões e rochas, por exemplo. Pode ser executada de

forma inclinada, resistindo a esforços horizontais.

Taiara, Mariane, Felipe V. ,Felipe D. ,

Valdemar

Muito Obrigado!