PATOLOGIA DAS FUNDAÇÕES - Páginas Pessoais - UTFPRpaginapessoal.utfpr.edu.br/izzo/patologia-das-fundacoes/patologia... · – Variação do Nível de Água Especialização em

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Especialização em Patologia das Construções 2013

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PATOLOGIA DAS

FUNDAÇÕES

UTFPR - Curitiba

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Ronaldo L. S. IZZO, D.Sc.

[email protected]

http://paginapessoal.utfpr.edu.br/izzo


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2Tópicos:• Recalques

– Conceito– Recalques admissíveis

• Efeitos de Movimentos das Fundações• Investigação Geotécnica

– Sondagem– Colapsibilidade– Expansibilidade– Zonas Cársticas– Matacões

• Projeto de Fundações– Interação Solo-Estrutura– Comportamento das Fundações– Fundações Sobre Aterro– Aterro sobre Solo Mole– Aterro Sanitário e Lixões

• Execução das Fundações• Pós-Conclusão das Fundações

– Carregamento– Alteração de Uso– Grandes Escavações Próximo a Construções– Escavações não Protegidas– Instabilidade de Taludes– Efeitos da Presença de Água– Variação do Nível de Água


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O QUE É PATOLOGIA ?


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PATOLOGIA é :

“Ciência que estuda a origem,

os sintomas e a natureza das

doenças”.

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5 Especialização em Patologia das Construções 2013

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O QUE É O SISTEMA DE FUNDAÇÃO ?


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VAMOS PENSAR !

O sistema de fundações é formado pelo elemento

estrutural do edifício que fica abaixo do solo.

Sendo este o elemento de transição entre a estrutura e o

solo, que é responsável por suportar, com segurança, as

cargas provenientes da obra de engenharia sobrejacentes

e transmiti-las ao solo subjacente.

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VAMOS PENSAR !

Porém, o elemento de fundação por si só não basta para

suportar as cargas a ele impostas, sendo que a massa de

solo ao seu redor desempenha um papel tão, ou mais,

importante para suportar as obras de engenharia

sobrejacentes.


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VAMOS PENSAR !

Assim, em um sentido mais amplo, o sistema de

fundações é, na realidade, composto pelo

elemento estrutural em conjunto com a massa

de solo que é solicitada.


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O QUE É COMPRESSÃO ?

O QUE É ADENSAMENTO ?


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PRESSÃO PRESSÃO PRESSÃO PRESSÃO

1 – situação hidrostática antes da aplicação do carregamento.2 – situação imediatamente após a aplicação do carregamento.3 – situação durante a dissipação do excesso de poro pressão.4 – situação após a dissipação total do excesso de poro pressão.

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DEFINIÇÕES:

Define-se por compressão a relação entre a variação de

volume do solo e o estado de tensões efetivas sobre

condições de equilíbrio.

Define-se por adensamento o processo de compressão

gradual que ocorre simultaneamente à saída de água

dos vazios do solo ao longo do tempo com uma

transferência, também gradual, do excesso de poro-

pressão para as tensões efetivas.


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QUAL É O EXEMPLO DE ESTRUTURA COM

PROBLEMAS DE FUNDAÇÃO MAIS FAMOSA DO MUNDO?


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Prédios inclinados de Santos.


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Prédio na China.


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Prédio na China.

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Prédios inclinados (Litoral de Santa Catarina).


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RECALQUES ADMISSÍVEIS

• Importante em duas situações:

– Na etapa de “análise e projeto das fundações” cálculo deestimativa de recalques.

» Necessidade de tomar decisões relativas à adequaçãodos resultados obtidos com o comportamentodesejado da estrutura.

– Quando é feito o controle de recalques.» Durante a construção da estrutura;» Existência de dúvidas referentes aos efeitos adversos

externos;» Limite a partir do qual se considera problemática a

segurança ou desempenho da estrutura.


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RECALQUES ADMISSÍVEIS

• Problema bastante complexo.

– Incertezas em relação do comportamento do solo em função

da superestrutura.

– Não existe uma solução reconhecida como adequada, nem

no plano teórico e nem como regra empírica.

– Experiência;

– Recomendações;

– Análise de casos.


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Onde:A.

S – Recalque; δs – Recalques diferenciais; θ – Rotação; α – Deformação angular.

B. Δ – Deflexão relativa. Δ/L – Deflexão proporcional.

C. ω – Inclinação. β – Rotação relativa

(distorção angular).

DEFINIÇÕES DE RECALQUES

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SITUAÇÃO COMUM !


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EFEITOS DE MOVIMENTOS DAS FUNDAÇÕES


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EFEITOS DE MOVIMENTOS DAS FUNDAÇÕES

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ESFORÇOS


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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA

• Sondagem

• Colapsibilidade

• Expansibilidade

• Zonas Cársticas

• Matacões


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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA– SONDAGEM

– Ausência

• Típico de obras de pequeno porte.• Motivos econômicos.• Obras de porte médio.• Inaceitável• Normas

• ABNT NBR 6122/1996• ABNT NBR 8036/1983• Bom senso!• Número mínimo de furos e profundidade de exploração.

– O mal desempenho de fundações• Ligado a ausência completa de investigação.• Leva a adoção de soluções inadequadas.


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PROBLEMAS TÍPICOS:

Fundações diretas• Tensões de contato excessivas, incompatíveis com o solo

Recalques inadmissíveis e ruptura

• Fundações em solos/aterros heterogêneos Recalques diferenciais

• Fundações sobre solos compressíveis e ausência de estudo derecalque

Grandes deformações

• Fundações apoiadas em solo rijo que, por sua vez, estãosobre solos moles.

Rupturas ou grandes deslocamentos da fundação.

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PROBLEMAS TÍPICOS:

Fundações Profundas• Estacas de tipo inadequado.

Mau comportamento

• Geometria inadequada. Comprimento ou diâmetro inadequado.

• Estacas apoiadas em camadas resistentes sobre solos moles. Recalques incompatíveis.

• Ocorrência de atrito negativo não previsto. Redução da carga admissível nominal adotada para a estaca.


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INVESTIGAÇÃO INSUFICIENTE:• O programa de investigação pode se mostras inadequado.

Identificação de aspectos que comprometem o comportamento dafundação projetada.

• Casos típicos: Número insuficiente de sondagens.

Áreas extensas.

Perfis de solo variados.

Extrapolação indevida de informações.


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• Casos típicos: Profundidade de investigação insuficiente.

Não caracterização de camadas com comportamentodistinto.

De pior desempenho. Também solicitadas pelo carregamento.


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• Casos típicos: Propriedades de comportamento não determinadas.

Necessidade de ensaios especiais. Ex.: Expansibilidade, Colapsibilidade, etc. ($)

Situações de grande variação de propriedades. Ocorrência de anomalias localizadas. Situações não identificadas.


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• Casos típicos: Sondagem mal executada.

Sondagem mista. Mesmo local. Uso de sondagem rotativa e a percussão.


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Interpretação Inadequada:• Adoção de valores não representativos.

Solos porosos tropicais.Quando NSPT abaixo de 4.Possibilidade de instabilidade quando saturados.

Presença de pedregulhosAumenta os valores do NSPT

Valores baixos do NSPT em argilas saturadas.Indicam a possibilidade de atrito negativo.

• Recomendações: Cautela. Utilizar experiência. Cruzamento de dados.

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INTERVALO !


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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• COLAPSIBILIDADE

– Solo sensível a variações do grau de saturação.

– Como se defini este tipo de solo ?

– “É um material metaestável, sujeito a um rearranjo

radical de partículas e grande variação (redução)

volumétrica devido à saturação, com ou sem

carregamento externo adicional”.

– Depende das seguintes condições:

– Estrutura do solo parcialmente saturada;

– Tensões existentes para desenvolver o colapso;

– Rompimento dos agentes cimentantes.


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Log (σ)einicial

Índi

ce d

e va

zios

(e)

INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA– COLAPSIBILIDADE

Colapso

Inundação


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Localização de Solos Colapsíveis no Brasil.

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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• EXPANSIBILIDADE

– Solos argilosos contendo argilo-minerais expansivos.

– Provoca problemas.

• Principalmente em fundações superficiais.

– Processo provocado pela água.

• Difícil controle.

– No Brasil a grande maioria dos solos expansivos são

solos residuais ou coluviais.

• Formados pelo intemperismo de rochas sedimentares.


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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• EXPANSIBILIDADE

– Principais regiões:• Litoral Nordeste

– Solos residuais de argilitos– Salvador (BA), Recife (PE).

• Sertão Nordestino– Proximidades da barragem de Itaparica (rio São Frncisco).

• Estado de São Paulo e Paraná– Solos residuais ou coluviais formados pelo intemperismo de

argilitos e siltitos– Formação carbonífera Tubarão– Norte de Campinas (SP).

• Estado do Rio Grande do Sul– Oriundos de arenitos e siltitos.– Porto Alegre (norte), Encantado, São Gerônimo, Santa

Maria, Rosário do Sul, Santa Cruz do Sul e Cachoerinha.


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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• ZONAS CÁRSTICAS

– Rochas compostas por carbonatos de cálcio e magnésio.• Rochas calcárias ou dolomíticas.• “Calcáreo”.

– Distinguem-se das demais rochas devido a 2características:

• Solubilidade em água;

– Água levemente ácida

– Existência de dióxido de carbono dissolvido.

• Presença de camadas rochosas superficiais.

– Compostas de sedimentos não solúveis e solos residuais.

– Escondendo cavidades abaixo da mesma.

– Falsa impressão de segurança.


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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• ZONAS CÁRSTICAS


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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• MATACÕES

– São blocos de rocha ainda não decompostos.

• Solo residual.

– Intemperismo diferencial da rocha

• Solo sedimentar

– Blocos de rochas que deslizam encostas abaixo.

»Coluvionares (transp. gavidade)

»Talus (quando predominancia de blocos e matacões).


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ROCHAMATRIZ


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– Gera problemas de interpretação de resultados de

sondagens.

– Interfere nos processos construtivos (superficiais e

profundas).

– Dificulta a solução quanto às fundações.

• Obras de qualquer porte.

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– Gera problemas de interpretação de resultados desondagens.

• Podem ser confundidos com a ocorrência de perfil de rochacontínua.

• Induzindo soluções não compatíveis com o comportamento dosolo.


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– Interfere nos processos construtivos (superficiais eprofundas).

• Dificulta;• Impedindo que o horizonte resistente previsto em projeto seja

atingido.• Oferecendo indevida base em fundações previstas para apoiar na

rocha.• Devem sempre ser ultrapassados para atender ao projeto.


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– Interfere nos processos construtivos (superficiais eprofundas).

• Durante a execução de fundações profundas a presença dematacões pode resultar em elementos apoiados de forma nãosegura.

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– O que fazer ?


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