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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

FRANCISCO CERQUEIRA DA SILVA JUNIOR

UMA REVISO SOBRE AS MANIFESTAES PATOLGICAS

MAIS FREQENTES EM FUNDAES DE CONCRETO DE

EDIFICAES

FEIRA DE SANTANA - BAHIA

2008

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FRANCISCO CERQUEIRA DA SILVA JUNIOR

UMA REVISO SOBRE AS MANIFESTAES PATOLGICAS MAIS

FREQENTES EM FUNDAES DE CONCRETO DE EDIFICAES

Monografia apresentada ao curso de

Engenharia Civil do Departamento de

Tecnologia da Universidade Estadual de Feira

de Santana, como requisito para obteno do

titulo de bacharel em Engenharia Civil.

rea de Concentrao:

Fundaes / Patologia de construo

Orientador:

Prof. Titular

M. Sc.. Areobaldo Oliveira Aflitos

Co-orientador:

Prof. Titular

Dr. Carlos Henrique A. Couto Medeiros

FEIRA DE SANTANA - BAHIA

2008

3

TERMO DE APROVAO

FRANCISCO CERQUEIRA DA SILVA JUNIOR

UMA REVISO SOBRE AS MANIFESTAES PATOLGICAS MAIS

FREQENTES EM FUNDAES DE CONCRETO DE EDIFICAES

Monografia aprovada como requisito para a obteno do ttulo de bacharel em Engenharia

Civil, Departamento de Tecnologia, Universidade Estadual de Feira de Santana - UEFS, pela

seguinte banca examinadora:

_________________________________________

Prof. Areobaldo Oliveira Aflitos, M. Sc.

Universidade Estadual de Feira de Santana

_________________________________________

Prof. Maria do Socorro Costa So Mateus, M.Sc.

Universidade Estadual de Feira de Santana

_________________________________________

Prof. Carlos Csar Uchoa de Lima, Dr.

Universidade Estadual de Feira de Santana

FEIRA DE SANTANA, abril de 2008.

4

Dedico este trabalho ao meu pai e a minha me, Francisco e Edna, que com muito

esforo fizeram com que eu chegasse ao fim da etapa graduao.

5

AGRADECIMENTOS

Sempre fui cobrado em relao aos estudos e ao carter, graas a minha irm, Karine, cresci

como o homem que sou aprendendo do mais simples como falar at o mais complicado que

como me relacionar.

Ao meu irmo Fbio, que foi o passo inicial destes anos de graduao, me incentivando a

fazer o processo seletivo em Feira de Santana, quase que me carregando at a cadeira do

vestibular.

A Carine e a minha famlia de Feira de Santana, que foram o incentivo e o apoio minha

passagem por Feira encarando e compartilhando as minhas dificuldades com o carinho de

uma famlia.

Aos professores Carlos Henrique e Areobaldo Aflitos que me orientaram, at mesmo sob as

dificuldades burocrticas impostas pelo regimento da universidade e conseguiram me trazer

at o final das contas e apresentaes.

A colaborao dos professores Carlos Uchoa e Maria do Socorro que me ajudarem e

aconselharam no desenvolvimento e organizao deste trabalho.

Aos meus companheiros de graduao Patrick, Isabella e Micheline, juntos nas horas mais

complicadas, a Jonas e a empresa GUNITEST FUNDAES que contribuiram de forma

significativa para o desenvolvimento dos estudos de casos reais.

6

Risco inerente atividade geotcnica, vrias obras

de porte colapsaram recentemente na Europa e sia sem

que a qualidade da engenharia fosse questionada.

Eng. Jarbas Milititsky, maro de 2007

7

RESUMO

UMA REVISO SOBRE AS MANIFESTAES PATOLGICAS MAIS

FREQENTES EM FUNDAES DE CONCRETO DE EDIFICAES

Francisco Cerqueira da Silva Junior

Abril / 2008

O presente trabalho apresentou e analisou algumas manifestaes patolgicas

inerentes s estruturas de fundaes, sob o foco da rea de patologia de construes,

abordando temas clssicos de anomalias e um caso real de problema patolgico em fundao.

O sistema de apresentao e anlise figura sob um fluxograma baseado em procedimentos

corriqueiros da rea da medicina, como anamneses e diagnsticos, e tpicos intrnsecos

engenharia geotcnica, culminando com a apresentao de um laudo tcnico desenvolvido

neste trabalho, que visou reunir as informaes mais importantes e pertinentes ao tema

abordado. Todo o embasamento para o escopo do trabalho foi baseado na mecnica dos solos

e suas teorias bsicas, abordadas de forma sucinta. O foco em fundaes foi encaminhado

para estacas, principalmente estacas raiz do tipo microestaca, devido a sua abordagem do caso

estudado. O exemplo de patologia de fundaes apresentado ao final da monografia diz

respeito a uma obra, cujas fundaes em estacas pr-moldadas de concreto no atingiram a

profundidade de cravao prevista em projeto, devido a falhas tcnicas na anlise do perfil do

solo. Como soluo para o problema foi adotado reforo estrutural com microestacas injetadas

internamente na seo transversal da estaca que vazada at atingir uma profundidade

compensatria, pelos efeitos de ponta e engastamento na rocha, devidamente perfurada por

equipamentos especficos.

Palavras-chave: Fundaes; patologia; microestacas.

8

ABSTRACT

A REVIEW ABOUT THE MORE FREQUENT PATHOLOGICAL

PROBLEMS IN FOUNDATIONS OF CONCRETE OF BUILDINGS

Francisco Cerqueira da Silva Jnior

April / 2008

This work presents and analyzes some inherent pathological problems in the

foundations structures, under the focus in the area of constructions pathology, approaching

classic themes of anomalies and a real case of pathological problem in foundation. The

presentation and analysis system is made from a flowchart based on current medical

procedures, as anamneses and diagnoses, and intrinsic topics to the geotechnical engineering,

culminating with the presentation of a technical report developed in the present work, that

aims to gather the most important and pertinent information to the approached theme. The

background for the objective of the work was based on the soils mechanics and their basic

theories, approached in a succinct way. The focus in foundations was directed for stakes,

mainly stakes root of the type micro stakes, due to his approach of the studied case. The

example of pathology of foundations presented at the end of the monograph is about a work,

whose foundations in premolded stakes of concrete didn't reach the stick depth expected in the

project, due to technical faults in the analysis of the profile of the soil. As a solution for the

structural reinforcement problem it was adopted with micro stakes internally in the traverse

section of the stake that is drained until reaching a compensatory depth, by the tip stick effects

and in the rock, properly perforated by specific equipments.

Keywords: Foundations; pathology; micro stakes.

9

LISTA DE FIGURAS

Figura 1-1 - Fluxograma reduzido de anlise patolgica (apud Moura, 2007; Milititsky et al.,

2005) .................................................................................................................................... 19

Figura 2-1 Representao de fundaes rasa e profunda .................................................. 24

Figura 2-2 - Execuo da base de uma fundao (disponvel em

http://www.geotechnia.com.br) ............................................................................................. 25

Figura 2-3 - Estaca profunda tipo hlice contnua (disponvel em http://www.ibts.org.br).... 26

Figura 2-4 - Estaca pr-moldada de concreto vazada (disponvel em

http://www.benaton.com.br) ................................................................................................. 30

Figura 2-5 - Cravao de estaca de concreto a percusso (disponvel em

http://www.estacasprefabricadas.eng.br) ............................................................................. 30

Figura 2-6 - Execuo de emenda em solda de estaca pr-moldada (disponvel em

http://www.estacasprefabricadas.eng.br) ............................................................................. 31

Figura 2-7 - Reforo de estaca vazada com microestaca, internamente (Prado; Faria, & Vaz)

............................................................................................................................................. 31

Figura 2-8 - Ilustrao Estaca Raiz...................................................................................... 32

Figura 2-9 - Bloco de microestacas executadas (Prado; Faria & Vaz) ................................. 32

Figura 2-10 - Execuo de microestaca (ABMS/ABEF, 2006) .............................................. 33

Figura 2-11 - Etapa de execuo da microestaca ................................................................. 34

Figura 2-12 - Estabilidade Global ........................................................................................ 39

Figura 2-13 - Fundao x Solo (Milititsky et al., 2005) ........................................................ 40

Figura 2-14 - Grfico representativo da distribuio de tenses geostticas no macio ....... 41

Figura 2-15 - Distribuio de tenses (Pinto, 2002) ............................................................. 42

Figura 2-16 - Sobreposio de Tenses nas Fundaes (Milititsky et al., 2005) ................... 43

Figura 2-17 - Distores angulares e danos associados (Velloso & Lopes, 2004) ................ 46

Figura 2-18 - Principais modos de deformaes: (a) recalques uniformes, (b) recalques

diferenciais sem distoro e (c) recalques diferenciais com distoro (Velloso & Lopes, 2004)

............................................................................................................................................. 47

Figura 2-19 - Presena de Mataco no Solo (Milititsky et al., 2005) .................................... 49

Figura 2-20 - Procedimentos para patologia de fundaes (Moura, 2007) ........................... 51

Figura 2-21 - Falha na Investigao do Solo (apud Milititsky et al., 2005) .......................... 54

Figura 2-22 - Execuo do ensaio de sondagem a percusso ............................................... 57

Figura 2-23 - Equipamentos para execuo de sondagens rotativas (Diminsky) ................... 58

10

Figura 2-24 - Utilizao do torqumetro no ensaio SPT-T (Tourruco, 2004) ........................ 59

Figura 2-25 - Equipamentos para execuo do CPT (Diminski) ........................................... 60

Figura 2-26 - Prova de carga Vertical (disponvel em http://www.insitu.com.br) ................. 61

Figura 2-27 - Prova de carga esttica (Medeiros, 2005) ...................................................... 61

Figura 2-28 - Prova de carga dinmica (Medeiros, 2005) .................................................... 62

Figura 2-29 - Laudo de patologia de fundaes ................................................................... 63

Figura 3-1 - Recalque da torre de Pisa. ............................................................................... 65

Figura 3-2 - Vista da deformao nas camadas do perfil ..................................................... 66

Figura 3-3 - Utilizao de peso para equilbrio da torre no processo de recuperao .......... 66

Figura 3-4 - Recalque das edificaes em Santos (Milititsky et al., 2005). ............................ 67

Figura 3-5 - Mecanismo de recalque diferencial (Grigoli) ................................................... 68

Figura 3-6 -Palcio da Liberdade (apud http://www.panoramio.com) ................................. 69

Figura 3-7 - Fundao assentada em bloco de rocha ........................................................... 71

Figura 3-8 - Ilustrao do perfil real e do perfil adotado por interpretao equivocada ...... 72

Figura 3-9 - Trinca em alvenaria devido expanso do solo (disponvel em

www.conder.ba.gov.br) ........................................................................................................ 73

Figura 4-1 - Ilustrao da estaca SCAC de mesmo modelo utilizada no empreendimento .... 77

Figura 4-2 - Fluxograma de empresas e servios contratados .............................................. 77

Figura 4-3 - Representao da estaca reforada do empreendimento ................................... 78

Figura 4-4 - Utilizao de reforo na situao do empreendimento ..................................... 79

Figura 4-5 - Resultado do ensaio de sondagem no empreendimento ..................................... 81

Figura 4-6 - Perfurao do solo ........................................................................................... 82

Figura 4-7 - Cravao de SCAC percusso ....................................................................... 83

Figura 4-8 - Esquema de execuo de microestaca com tubo Schedule 80 ........................... 84

Figura 4-9 - Relao entre a carga da estaca de concreto e do reforo com microestaca ..... 85

11

LISTA DE TABELAS

Tabela 1-1 - Problemas Tpicos em fundaes (Milititsky et al., 2005) ................................. 15

Tabela 2-1 ndices fsicos dos solos ................................................................................... 22

Tabela 2-2 - Classificao de engenharia da rocha intacta (Gusmo Filho, 2003) ............... 27

Tabela 2-3 - Terminologia para o espaamento das juntas (Gusmo Filho, 2003) ................ 28

Tabela 2-4 - Classificao das rochas em funo do nmero de fraturas por metro (Gusmo

Filho, 2003) ......................................................................................................................... 28

Tabela 2-5 - Presses bsicas para materiais rochosos ........................................................ 29

Tabela 2-6 - Caractersticas tcnicas de estacas centrifugadas (ABMS/ABEF, 2006) ........... 36

Tabela 2-7 Dimensionamento estrutural do concreto da estaca raiz (ABMS/ABEF, 2006) .. 37

Tabela 2-8 - Cargas admissveis mximas de estacas raiz (ABMS/ABEF, 2006) ................... 38

Tabela 2-9 Abertura de fissuras e danos associados (Velloso & Lopes, 2004) ................... 47

Tabela 2-10 - Definies de termos da rea da sade (apud Moura, 2007) .......................... 52

12

SUMRIO

1 - INTRODUO ..................................................................................................... 14

1.1 - JUSTIFICATIVA ............................................................................................. 16

1.2 - OBJETIVOS ..................................................................................................... 17

1.2.1 - OBJETIVO GERAL .................................................................................... 17

1.2.2 - OBJETIVOS ESPECFICOS ....................................................................... 17

1.3 - METODOLOGIA ............................................................................................ 18

2 - REVISO BIBLIOGRFICA ............................................................................ 20

2.1 - MECNICA DOS SOLOS E FUNDAES ............................................... 20

2.1.1 - COMPRESSIBILIDADE DO SOLO ........................................................... 20

2.1.2 - PROPRIEDADES DO SOLO PERTINENTES AO TEMA ......................... 21

2.1.3 - FUNDAES ............................................................................................. 24

2.1.4 - FUNDAES EM ROCHAS (GUSMO FILHO, 2003) ........................... 26

2.1.5 - ESTACAS PR-MOLDADAS E MICRO ESTACAS (breve comentrio) .. 29

2.1.6 - CAPACIDADE DE CARGA ....................................................................... 35

2.1.7 - INTERAO SOLO-FUNDAO ............................................................ 39

2.1.8 - TENSES E DEFORMAES .................................................................. 40

2.1.9 - DEFORMAES (RECALQUE) ............................................................... 44

2.2 - PATOLOGIA DE FUNDAES .................................................................. 49

2.2.1 - PATOLOGIA NA CONSTRUO CIVIL ................................................. 49

2.2.2 - METODOLOGIA DE ESTUDOS PATOLGICOS ................................... 50

2.2.3 - CAUSAS DAS ANOMALIAS EM FUNDAES ..................................... 53

2.2.4 - PROCEDIMENTOS PARA DIAGNSTICO DA ANOMALIA ................. 54

2.2.5 - ENSAIOS PARA INVESTIGAO DO SUBSOLO .................................. 56

2.2.6 - PROVAS DE CARGA ................................................................................ 60

2.2.7 - LAUDO TCNICO DE PATOLOGIA DE FUNDAES .......................... 63

2.3 - RECUPERAO DE FUNDAES ............................................................ 64

3 - ALGUMAS MANIFESTAES PATOLGICAS EM FUNDAES ..... 65

3.1 - APRESENTAO DAS MANIFESTAES ............................................. 65

3.2 - UTILIZAO DO LAUDO TCNICO PARA APRESENTAO DE

UMA ANOMALIA ....................................................................................................... 75

4 - ESTUDO DE CASO ............................................................................................. 76

13

4.1 - INFORMAES GERAIS ............................................................................. 76

4.2 - A ANOMALIA E O DIAGNSTICO ........................................................... 76

4.3 - A TERAPUTICA .......................................................................................... 80

4.4 - EXECUO DO REFORO ......................................................................... 82

4.5 - O PROGNSTICO E AS OBSERVAES ................................................. 85

4.6 - LAUDO TCNICO ......................................................................................... 86

5 - CONCLUSES ..................................................................................................... 87

6 - REFERNCIAS .................................................................................................... 89

14

1 - INTRODUO

A patologia das construes, rea especfica da engenharia civil, nas ltimas dcadas,

tem se preocupado no s com o projeto e sua execuo, mas tambm com a durabilidade da

obras de construo. Segundo Helene (1992), A patologia pode ser entendida como a parte

da engenharia que estuda os sintomas, os mecanismos, as causas e as origens das anomalias

em construes civis, ou seja, o estudo das partes que compem o diagnstico do

problema. Logo esse estudo ganhou espao significativo na engenharia, devido grande

ocorrncia de doenas das construes, observadas com o passar dos anos.

Para inserir as fundaes no contexto de patologia necessrio um arcabouo bsico

de terminologias e procedimentos usados, muitas vezes, por profissionais da rea de sade.

Souza & Ripper (1999) introduzem o conceito de patologia das estruturas como sendo um

novo campo da Engenharia das Construes que se ocupa do estudo das origens, formas de

manifestao, conseqncias e mecanismos de ocorrncia das falhas e dos sistemas de

degradao das estruturas.

As causas mais freqentes de problemas patolgicos nas fundaes, segundo Cnovas

(1988), so: excesso de carga, movimentao do solo (provocando recalque), aes de

natureza qumica, erros de projeto e/ou execuo, alteraes das caractersticas do solo,

instabilidade e problemas de deteriorao devido ao da umidade.

Todas as obras de Engenharia Civil so apoiadas sobre uma estrutura de solo ou rocha,

que em conjunto com a fundao e a superestrutura definem o seu comportamento. As

manifestaes patolgicas mais freqentes apresentadas no projeto e execuo das fundaes

e obras de terra so: Problemas de deformaes do solo (recalque), problemas relacionados

ruptura de um macio (colapso) e ataque ao concreto por agentes agressivos.

15

Numerosos acidentes ocorridos com obras de engenharia, principalmente relacionados

ao solo, nos sculos XIX e XX, mostram o quo importante um estudo mais aprofundado da

Mecnica dos Solos. A maior parte da fundamentao terica e prtica desta cincia foi

proposta por Karl Terzaghi no incio do sculo XX este, foi um marco significativo para o

desenvolvimento de tcnicas de anlises, projeto e construo de sistemas de fundaes,

servindo como base para os modernos estudos e avanos tecnolgicos atuais.

Cnovas (1988) classifica as fundaes como inadequadas, quando h um aumento nas

cargas ou sobrecargas ou quando as dimenses das fundaes so inadequadas para as

solicitaes normais.

A umidade do solo outra causa de problemas patolgicos, ocorrendo geralmente

quando h uma mudana nas condies do solo alterando o nvel do lenol fretico,

propiciando principalmente o carreamento de materiais que formam a estrutura de fundao, e

o ataque ao concreto da fundao por sais de magnsio e de clcio em forma de sulfatos e

cloretos, o que caracteriza outra anomalia em concreto, muito freqente, abordada por

Cnovas (1988). A tabela 1-1 apresentada por Milititsky et al. (2005) mostra problemas

tpicos em fundaes devido falta de investigao adequada do subsolo.

Tabela 1-1 - Problemas Tpicos em fundaes (Milititsky et al., 2005) TIPO DE FUNDAO PROBLEMAS TPICOS DECORRENTES

Fundaes diretas Tenses de contato excessivas com as reais caractersticas do solo, resultando em recalques inadmissveis ou ruptura.

Fundaes sobre solos compressveis sem estudos de recalque, resultando grandes deformaes

Fundaes apoiadas em materiais de comportamento muito diferente, sem junta, ocasionando o aparecimento de recalques diferenciais

Fundaes apoiadas em crosta dura sobre solos moles, sem anlise de recalques, ocasionando a ruptura ou grandes deslocamentos da fundao

Fundaes Profundas Estacas de tipo inadequado ao subsolo, resultando mau comportamento

Geometria inadequada, comprimento ou dimetro inferior aos necessrios Estacas apoiadas em camadas resistentes sobre solos moles, com recalques incompatveis com a obra

Ocorrncia de atrito negativo no previsto, reduzindo a carga admissvel nominal adotada para a estaca

16

1.1 - JUSTIFICATIVA

Todos os tipos de manifestaes patolgicas comprometem a durabilidade das

estruturas, sendo que um erro pode significar um custo muito mais alto de execuo, portanto,

quanto antes for detectado o problema, menores sero estes custos para repar-lo. Com um

mercado crescente, o ramo da engenharia que estuda as patologias, tem se destacado em

relao s outras reas, devido s maiores exigncias dos clientes das empresas construtoras e

crescente incidncia de construes com problemas, principalmente, relacionados a projetos,

execuo e falta de manuteno da estrutura.

Normalmente as manifestaes patolgicas nas fundaes so estudas e avaliadas com

mincia apenas quando apresentam problema de cunho relativamente alto para manter a

segurana da estrutura e, por este motivo, no h uma preocupao ativa sobre o tema ao

decorrer da sua vida til. Esta realidade, na rea tcnica, pode se apresentar na forma de

desastres de grandes dimenses e repercusso, que poderiam ser minorados ou evitados

apenas com pequenas precaues e mudanas de pensamentos, visto que, para Milititsky et al.

(2005), o custo de uma fundao gira em torno de 3 a 6 % do valor da obra.

O estudo de problemas patolgicos de fundaes de concreto, bem como suas causas

e, uma teraputica aceitvel so temas atuais e ainda pouco difundidos, apresentando tcnicas

de soluo com custo bastantes elevados, pois necessita de profissionais especializados e

equipamentos sofisticados. Trata-se de um campo de trabalho bastante desafiador

apresentando grandes perspectivas de crescimento e evoluo para a engenharia civil.

Do exposto, verifica-se a importncia da realizao de estudos sobre o tema abordado

a partir de informaes tericas correlacionadas com os acontecimentos na prtica de forma a

enriquecer os conhecimentos acadmicos, abrindo espao para uma maior interao entre a

teoria e a prtica.

17

1.2 - OBJETIVOS

1.2.1 - OBJETIVO GERAL

Este trabalho fez uma reviso sobre o tema manifestaes patolgica em fundaes de

concreto em obras de construo civil, utilizando conceitos da mecnica dos solos, e ao final

apresentou um exemplo real de patologia de fundaes.

1.2.2 - OBJETIVOS ESPECFICOS

a) Correlacionar procedimentos e terminologias aplicadas na medicina com a

engenharia, no campo denominado patologia das construes;

b) Apresentar casos clssicos de anomalias em fundaes;

c) Apresentar uma anomalia e a aplicao da teraputica com microestacas em uma

situao real da construo de um empreendimento;

d) Desenvolver um modelo de laudo tcnico de patologia e teraputica de fundaes;

e) Apresentar um caso real de anomalia em fundaes em estaca, que apresentou

problemas de cravao, no conseguindo atingir as especificaes do projeto.

18

1.3 - METODOLOGIA

No presente trabalho realizou-se uma reviso bibliogrfica atravs de consultas em

revistas e artigos tcnicos da rea, alm de pesquisas especficas noutros trabalhos acadmicos

relativos ao mesmo campo de estudo, com apresentao de casos clssicos de patologia de

fundaes e de um exemplo de recuperao de uma estrutura de fundao.

O estudo foi subdivido em trs etapas:

1. etapa reviso de conceitos e tecnologias intrnsecos mecnica dos solos e

fundaes, que serviram como base para a compreenso das principais causas e conseqncias

das anomalias apresentadas neste trabalho.

2. etapa - estudo de manifestaes patolgicas especficas em fundaes.

3. etapa - estudo de caso em um empreendimento particular, onde ocorreu uma

anomalia na execuo da fundao.

As anomalias foram abordadas de forma sistemtica, iniciando pela identificao da

manifestao patolgica, em seguida a apresentao de sua origem e possveis causas com a

descrio do diagnstico (procedimento onde se verifica a anomalia, as causas e os sintomas,

determinando sua origem e o mecanismo de deteriorao); prescrio dos prognsticos

(contextualizao sobre a evoluo futura de um problema patolgico) da situao; e, por

ltimo, a terapia indicada e vivel tecnicamente para os sinistros abordados. A sequncia de

estudos patolgicos pode ser revisada, conforme o fluxograma apresentado na figura 1-1.

19

Figura 1-1 - Fluxograma reduzido de anlise patolgica (apud Moura, 2007; Milititsky et al., 2005)

20

2 - REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 - MECNICA DOS SOLOS E FUNDAES

2.1.1 - COMPRESSIBILIDADE DO SOLO

O estudo da compressibilidade dos solos importante para a avaliao de recalques

em fundaes.

O solo um sistema composto de partculas slidas e espaos vazios, os quais podem

estar parcialmente ou totalmente preenchidos com gua. Vargas (1978) define como

compressibilidade a propriedade do solo em mudar seu volume ou forma quando aplicada,

ao corpo, uma fora externa. Os decrscimos de volume (as deformaes) dos solos podem

ser atribudos, de maneira genrica, a trs causas principais (BRAJA, 1994):

Realocao das partculas do solo com re-arranjo da sua estrutura (recalque

imediato);

Compresso dos espaos vazios do solo, com a conseqente expulso da gua, no

caso de solo saturado (recalque primrio);

Compresso das partculas slidas, com deformao das mesmas (recalque

secundrio).

O resultado prtico da compressibilidade dos solos o recalque das fundaes, ou seja,

a deformao vertical de uma superfcie no terreno. Caputo (1978) define compressibilidade

do solo, como sendo a diminuio do volume do macio sob a ao de cargas aplicadas, sendo

seus principais mecanismos: deformao do esqueleto do solo, quebra de gros, deslocamento

relativo do solo. Em solos saturados a variao de volume est diretamente relacionado com a

drenagem da gua, sendo este fluxo governado pela lei de Darcy. O recalque constitui-se em

uma das causas mais encontradas de problemas em fundaes trazendo conseqncias que

podem variar, desde fissuras simples, at mesmo a runa da estrutura.

21

Para os nveis de tenses usuais aplicados na engenharia de solos, as deformaes que

ocorrem na gua, pois so incompressveis (VELLOSO E LOPES, 2004). As deformaes

volumtricas do solo so calculadas a partir da variao do ndice de vazios, que funo da

variao das tenses efetivas.

importante mencionar que o projeto de fundaes precisa prever e avaliar a

magnitude dos recalques das fundaes de uma obra, embora neste trabalho, este tema, no

seja apresentado de forma to enftica.

2.1.2 - PROPRIEDADES DO SOLO PERTINENTES AO TEMA

Para o perfeito entendimento da relao fundao solo anomalia necessrio

alguns conhecimentos e conceitos sobre os diversos tipos de solo e suas propriedades. Pinto

(2002) afirma que o comportamento de um solo depende da quantidade relativa de cada uma

das trs fases de sua constituio (slidos, gua e ar). As quantidades de gua e ar podem

variar indicando propriedades distintas como umidade, ndice de vazios, porosidade, peso

especfico e grau de saturao dos solos.

Os parmetros que sevem de base para avaliar recalques so a porosidade e o ndice de

vazios, que so definidos, respectivamente, pelas seguintes relaes:

(1)

(2)

Onde:

=Volume de vazios da amostra do solo

da amostra do solo

22

Estas propriedades so de grande valia no estudo de recalques e podem ser

relacionadas, segundo as expresses (3 a 8), j bastante conhecidas ma Mecnica dos Solos. A

tabela 2-1 apresenta os ndices fsicos, que so utilizados no estudo do comportamento dos

mesmos.

(3)

!"#

($)

%

(&)

' (

())

*+ , (-)

. "

( (/)

Onde:

Tabela 2-1 ndices fsicos dos solos

SMBOLO DEFINIO CONCEITO UNIDADE

Peso especifico natural

Relao entre o peso total do solo e o volume total

kN/m

s Peso especifico dos slidos

Relao entre o peso das partculas slidas e o seu volume

kN/m

w Umidade Relao entre o peso da gua e o peso dos slidos

%

d Peso especifico aparente seco

Relao entre o peso das partculas slidas e o volume total (completamente seco)

kN/m

sat Peso especifico aparente saturado

Peso especfico do solo se viesse a ficar saturado, sem variao de

volume

kN/m

S Saturao Relao entre o volume de gua e o volume de vazios

%

23

Algumas propriedades relacionadas com a estrutura dos solos podem ser avaliadas a

partir dos ndices fsicos e fornecem subsdios para a compreenso do comportamento dos

solos:

a) Compacidade: Estado em que se encontra uma areia, solo no coesivo,

expressado pelo ndice de vazios, analisando a relao entre limites mnimos

e mximos com o valor encontrado na amostra de campo, definindo se a areia

est num estado fofa ou compacta (PINTO, 2002).

b) Consistncia: Caracterstica das argilas, solos coesivos, em permanecerem

rijas em determinadas situaes, sendo determinada por meio de um ensaio de

resistncia a compresso simples. Esta resistncia varia a depender do arranjo

entre os gros de argila e do seu ndice de vazios (PINTO, 2002).

c) Resistncia a compresso simples: o nvel de esforo que um macio de

solo suporta; a partir de ensaios de compresso simples possvel obter a

coeso do solo (VARGAS, 1978).

d) Resistncia ao cisalhamento: Tenso cisalhante mxima que o solo pode

suportar devido ao atrito e a coeso entre as partculas por efeito fsico e

qumico respectivamente, sem sofrer ruptura, ou seja, sem sofrer excessivo

movimento de partculas,

Estas propriedades so de fundamental importncia para o entendimento da fundao e

para a parametrizao de procedimentos e rotinas referentes ao tema e, em muitos casos, para

o diagnstico rpido e preciso de problemas corriqueiros do meio tcnico.

24

2.1.3 - FUNDAES

Velloso & Lopes (2004) dividem as fundaes em duas classes: fundaes superficiais

ou rasas e fundaes profundas, distintas segundo um critrio arbitrrio que classifica a

fundao profunda como aquela que apresenta mecanismo de ruptura de base fora da

superfcie do terreno e profundidade de apoio da base da fundao de 3 (trs) metros, valor

acima do qual a fundao se afigura antieconmica devido a escoramentos, rebaixamento de

nvel de gua, entre outros fatores. Fundao rasa, segundo NBR6122/1996, so elementos de

fundao onde a carga transmitida ao terreno pelas presses distribudas atravs da base e a

profundidade de assentamento deve ser inferior a duas vezes a sua menor dimenso. Veja a

figura 2-1 comparando as fundaes rasas e profundas.

Figura 2-1 - Representao fundaes rasa e profunda

25

A fundao o elemento estrutural com funo de transmitir as cargas da estrutura ao

terreno onde ela se apia, devendo apresentar resistncia mecnica para suportar as tenses

devido aos esforos solicitantes, rigidez suficiente para no provocar a ruptura e controlar

deformaes (AZEREDO, 1988), A figura 2-2 mostra uma base de fundao em etapa de

construo.

Figura 2-2 - Execuo da base de uma fundao (disponvel em http://www.geotechnia.com.br)

A estaca, definida pela NBR6122/1996 um elemento de fundao profunda, podendo

ser de ao, concreto ou madeira executada com a utilizao de equipamentos e ferramentas,

dependendo do tipo da fundao, como por exemplo Straus, Franki, raiz, entre outras.

As fundaes classificam-se em diretas ou indiretas, de acordo com a forma de

transferncia de cargas da estrutura para o solo de apoio e, em rasas ou profundas que

dependo da profundidade da camada de suporte.

Segundo Velloso e Lopes (ABMS/ABEF, 2006) a fundao rasa ou superficial

utilizada quando a camada superficial do solo apresenta resistncia suficiente para suportar as

cargas da edificao, com custo reduzido e, tecnicamente, quando a camada de suporte est

prxima a 3,0 (trs) metros, recomenda-se at 2,5 m, de profundidade, ou quando a cota de

apoio inferior largura do elemento da fundao.

26

A NBR6122/1996 designa que, fundaes profundas so aquelas cujas bases esto

implantadas a uma profundidade com pelo menos 3m ou duas vezes a sua menor dimenso.

Este tipo de fundao pode ser considerada direta, quando o carregamento transmitido

diretamente pela ponta da estrutura, ou indireta quando o carregamento transmitido tanto

pela ponta, quanto pelo atrito lateral com o solo. A transio entre a superestrutura e a

fundao propriamente dita feita atravs de um bloco de concreto chamado bloco de

coroamento. A figura 2-3 mostra estaca tipo hlice executadas, aguardando a execuo do

bloco de coroamento

Figura 2-3 - Estaca profunda tipo hlice contnua (disponvel em http://www.ibts.org.br)

2.1.4 - FUNDAES EM ROCHAS (GUSMO FILHO, 2003)

O modelo de projeto de fundaes em rocha segue o mesmo modelo de solos, devendo

iniciar pela verificao das propriedades do macio, que mais complexo do que os macios

em solos, levando em muitas situaes a projetos conservadores. No caso da capacidade de

carga e dos recalques, a teoria difere da teoria aplicada aos solos.

Existem dois grandes grupos de rochas, caracterizadas na engenharia civil, que so as

rochas intactas e as rochas alteradas. No primeiro caso, trata-se de rochas que no sofreram

intemperismo, sua classificao est fundamentada nas propriedades de resistncia a

compresso simples ou uniaxial () e na propriedade de elasticidade (E), conforme

apresentado na tabela 2-2.

27

Tabela 2-2 - Classificao de engenharia da rocha intacta (Gusmo Filho, 2003)

REFERNCIA CLASSE RESISTNCIA VALOR (MPa)

Resistncia ()

Bloco de rocha

A Muito Alta >200

B Alta 100

28

Tabela 2-3 - Terminologia para o espaamento das juntas (Gusmo Filho, 2003)

Descrio das Juntas Espaamento das Juntas

Muito Prxima Menor que 5 cm

Prxima 5 30 cm

Moderadamente Prxima 30 cm 1m

Afastada 1 3m

Muito Afastada Maior que 3m

Tabela 2-4 - Classificao das rochas em funo do nmero de fraturas por metro (Gusmo Filho, 2003)

Rocha Smbolo

Nmero de

Fraturas por

metro

Espaamento

entre fraturas

(metro)

Ocasionalmente Fraturada F1 < 1 > 1

Pouco Fraturada F2 2 - 4 0,50 0,25

Medianamente Fraturada F3 5 - 10 0,25 0,10

Muito Fraturada F4 11 - 15 0,10 0,06

Extremamente Fraturada F5 > 16 < 0,06

O projeto de fundaes em rocha inicia-se com a adoo da tenso admissvel da

rocha, seguida da anlise da capacidade de carga e do recalque. A tenso admissvel da rocha

definida a partir de provas de carga em escala real, mtodos empricos, mtodos racionais,

normas e/ou cdigos de construo.

A tenso admissvel na rocha pode ser obtida atravs de diversos mtodos, sendo a

prova de carga o mtodo mais indicado. A NBR6122/1996 indica alguns valores, assumidos

de forma conservadora, apresentados na tabela 2-5.

A formulao para o clculo da capacidade de carga da fundao semelhante s

fundaes em macio de solo, com mtodos de Aoki-Velloso e Dcourt-Quaresma.

29

Tabela 2-5 - Presses bsicas para materiais rochosos (apud NBR6122/1996)

CLASSE DESCRIO DO MATERIAL VALOR (MPa)

1 Rocha s, sem sinal de decomposio 3,0

2 Rocha laminada, com pequenas fissuras, estratificada 1,5

3 Rochas alteradas ou em decomposio Nota a

4 Conglomerados ou solos granulares 1,0

Nota a: Para rochas alteradas ou em decomposio, tm que ser levados em considerao a

natureza da rocha matriz e o grau de decomposio/alterao.

Um problema patolgico de fundaes em macios rochosos a presena de um bloco

de rocha em uma regio de predominncia de macio terroso. Durante a sondagem

percusso, em um dos resultados, poder apresentar a formao de um perfil com camadas de

solos e blocos de rochas. Quando um mataco for encontrado, deve-se proceder aos passos

citados pela NBR8036 (1983), que aconselha: na presena de um bloco rochoso deve-se

afastar o equipamento de sondagem 1 (um) metro de distncia daquele ponto e refazer o

ensaio, para verificar se o elemento encontrado um simples mataco ou bloco de rocha, ou

se existe uma camada de rocha no local.

2.1.5 - ESTACAS PR-MOLDADAS E MICRO ESTACAS (breve comentrio)

A escolha do tipo de fundao depende de uma analise criteriosa de elementos como a

natureza e caractersticas do solo no local, a grandeza de cargas a serem transmitidas

fundao, a proximidade de edifcios limtrofes e o fator de mercado que impe indiretamente

a escolha da fundao (ALONSO, 2001).

a) ESTACAS PR-MOLDADAS DE CONCRETO

Para Alonso (ABMS/ABEF, 2006) as estacas pr-moldadas so cravadas no terreno

por percusso, prensagem ou vibrao, por isso so consideradas estacas de deslocamentos.

Estas so constitudas de concreto armado ou protendido confeccionadas por vibrao ou

centrifugao (mais usado).

30

As estacas de concreto possuem forma quadrada, hexagonal, octogonal e circular

macia ou vazada em forma de coroa circular ver figura 2-4. Em casos de solo muito rgidos

ou cravao at o perfil rochoso, pode-se acoplar estaca de concreto um perfil metlico

internamente, que tem por finalidade evitar a ruptura de segmentos da estaca.

Figura 2-4 - Estaca pr-moldada de concreto vazada (disponvel em http://www.benaton.com.br)

O mtodo executivo para estacas pr-moldadas, geralmente por cravao a percusso

(bate-estaca figura 2-5), Em estacas vazadas pode-se utilizar um sistema misto com perfil

metlico dentro da estaca, garantindo maior rigidez flexional, evitando efeitos de fissuras e

rupturas de parte da estaca. A emenda (Figura 2-6) das 2 (duas) bordas executada com perfil

de ao soldado ao concreto, sendo uma vantagem, pois possibilita maiores alcances de

profundidades. Depois de cravada a estaca faz-se o arrasamento com o corte cabea (topo) da

estaca.

Figura 2-5 - Cravao de estaca de concreto a percusso (disponvel em http://www.estacasprefabricadas.eng.br)

31

Figura 2-6 - Execuo de emenda em solda de estaca pr-moldada (disponvel em http://www.estacasprefabricadas.eng.br)

Uma soluo que est sendo muito adotada a cravao da estaca de concreto vazada

at a proximidade do perfil rochoso e, por dentro do furo, executa-se outra estaca, injetada,

embutida na rocha veja figura 2-7. Esta soluo est detalhada mais adiante.

Figura 2-7 - Reforo de estaca vazada com microestaca, internamente (Prado; Faria, & Vaz)

32

b) MICROESTACAS

As estacas escavadas com injeo, tipo raiz (figura 2-8) , so fundaes profundas

executadas a partir da injeo de compostos aglutinantes como nata de cimento ou argamassa

de areia e cimento sob presso ou por gravidade. NBR6122 (1996).

Figura 2-8 - Ilustrao Estaca Raiz

Figura 2-9 - Bloco de microestacas executadas (Prado; Faria & Vaz)

33

A microestaca (figura 2-9) uma estaca concretada in-loco, considerada de

pequeno dimetro, pois o mesmo varia entre 100 mm e 410 mm, tendo elevada capacidade de

carga baseada essencialmente na resistncia por atrito lateral do terreno atravessado, no seu

dimetro e no comprimento da estaca. Evidentemente, se constatada a presena de rocha na

ponta da mesma, a estaca poder contar com a resistncia de ponta. Em ambos os casos, o

clculo de uma fundao em estacas raiz semelhante ao mtodo clssico utilizado em outros

tipos de estacas e baseia-se na capacidade de carga da mesma. A estaca raiz indicada para

reforos em locais de difcil acesso. Atualmente est sendo muito empregada para fundaes

de pontes, viadutos, contenes de encostas, perfurao do subsolo com mataces e rochas, j

na etapa de construo (disponvel em http://www.estacaraiz.com.br).

O mtodo executivo da microestaca conforme Alonso (ABMS/ABEF, 2006) consiste

na perfurao do solo, instalao de um tubo manchete, execuo da bainha, injeo da calda

e vedao do tubo manchete (figura 2-10). As propriedades da calda como resistncia,

densidade, viscosidade e vida til/durabilidade, devero ser controladas atravs de ensaios e

parmetros definidos em normas especficas.

Figura 2-10 - Execuo de microestaca (ABMS/ABEF, 2006)

34

Baseado na figura 2-10 tem-se que:

a. A perfurao do solo realizada por uma perfuratriz de rotao associada a um

sistema de limpeza que pode ser a gua ou a ar. Em funo da profundidade

alcanada pela penetrao faz-se a emenda do tubo por meio de rosca;

b. Instalao do tubo manchete: Armadura que tem por finalidade resistir

estruturalmente a tenses laterais do solo, composto de ao ou PVC; quando

usar em PVC, envolver por armadura de ao, caso contrrio no haveria

contribuio estrutural para a estaca;

c. Execuo da bainha: Serve como fuste da estaca, proporcionando atrito lateral

e executada aps a instalao do tubo manchete, injetando-se calda de

cimento pela vlvula inferior at extravasar pela boca do furo;

d. Injeo de calda de cimento: feita com o auxlio de um tubo dotado de

obturador duplo acoplado a um misturador e bomba de injeo. Executada no

sentido ascendente atravs de cada uma das vlvulas, formando sucessivos

bulbos no fuste da estaca, procedimento ilustrado na figura 2-11.

e. Vedao do tubo-manchete: Depois de concluda a injeo, pode-se adicionar

armadura de ao na parte central do tubo-manchete, que ser preenchida com

nata de cimento ou argamassa.

Figura 2-11 - Etapa de execuo da microestaca

35

2.1.6 - CAPACIDADE DE CARGA

I. CAPACIDADE DE CARGA DE ESTACAS EM SOLO

A capacidade de carga, segundo Dcourt e Quaresma (ABMS/ABEF, 2006), de uma

estaca definida a partir da soma da capacidade de suporte lateral devido ao atrito e com a

capacidade de carga obtida pela ponta. Os mtodos de Aoki e Velloso e o Mtodo de Dcourt

e Quaresma so os mais utilizados para o clculo da capacidade de carga de estacas.

a. Mtodo Aoki e Velloso: Este mtodo avalia a capacidade de carga da estaca,

tanto a tenso limite de ruptura de ponta (qp), quanto de atrito lateral (qs),

relacionando-as com a resistncia de ponta (qc) obtida do ensaio de penetrao

do cone (CPT).

78 9:

; (10)

7

< 9:

;= (11)

Onde:

= coeficiente de ajuste para cada tipo de solo.

F1 e F2 = Fatores de escala e execuo da fundao

b. Mtodo Dcourt e Quaresma: Este mtodo avalia a capacidade de carga da

estaca com base nos valores de N do ensaio SPT (Standard Penetration Test),

podendo tanto ser o SPT tradicional, quanto o SPT-T (SPT com torque).

>9 ?

@= (12)

AB 78C8 D 7C !,E)

7 F

GD , (,$#

36

onde:

> = Resistncia dinmica do solo a cravao

>9 = Resistncia equivalente para ensaios com torque

H = Torque verificado no ensaio SPT-T

AB = Capacidade de carga

78 = Tenso de ruptura de ponta

C8 = rea da seo transversal da ponta

7 = Atrito lateral unitrio

C = rea lateral

II. ESTACAS PR-MOLDADAS DE CONCRETO

A capacidade de carga da estaca pr-moldada de concreto centrifugado corresponde ao

menor valor referente resistncia estrutural do concreto armado, correlacionado-a com o

valor da resistncia do solo que a envolve, veja tabela 2-6.

Tabela 2-6 - Caractersticas tcnicas de estacas centrifugadas (ABMS/ABEF, 2006)

No caso da microestaca, segundo Alonso (ABMS/ABEF, 2006), a carga admissvel

mxima estrutural fornecida pela resistncia dos materiais que a compe, com a aplicao

de um coeficiente de segurana de no mnimo 2 (dois). Existem dois tipos de microestaca que

sediferenciam apenas pela sua resistncia caracterstica, que so:

Peso Esp. rea da

rea da

Dist. Min.

Armadura

Dimetro Carga Nominal Parede Seo conc.

Seo cheia

Permetro entre eixos

Long.

(cm) Max. (kN)

(N/m) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) Tipo

20 300 660 6 264 314 63 70 CA-50A 23 400 800 6 320 415 72 70 26 500 940 6 377 531 82 70 33 750 1430 7 572 655 104 85 38 900 1700 7 682 1134 119 95 42 1150 2140 8 855 1385 132 105 50 1700/1800 2900 9/10 1159/1257 1963 157 130 60 2300/2500 3930 10/11 1571/1693 2827 188 150 70 3000/3300 5100 11/12 2039/2167 3848 220 175

37

Carga at 500 kN: Com percentual de ao inferior a 6%, o dimensionamento

feito semelhante ao de um pilar de concreto armado;

Carga superior a 500 kN: Com percentual acima de 6%, a capacidade de carga

da estaca ser somente a capacidade de resistncia da armadura, desprezando a

contribuio da nata ou argamassa.

Na tabela 2-7 apresentam-se as propriedades da estaca raiz, enquanto a tabela 2-8 so

mostrados os tipos de microestaca mais utilizadas com a anlise entre a capacidade de carga

da estaca, o dimetro da seo transversal e a armadura de ao necessria para o

dimensionamento.

Tabela 2-7 Dimensionamento estrutural do concreto da estaca raiz (ABMS/ABEF, 2006)

(mm) rea (cm) Peso (kg/m)

25,00 5,00 4,00

22,00 3,80 3,05

20,00 3,15 2,50

16,00 2,00 1,60

12,50 1,25 1,00

10,00 0,80 0,63

8,00 0,50 0,40

6,30 0,32 0,25

5,00 0,20 0,16

38

Tabela 2-8 - Cargas admissveis mximas de estacas raiz (ABMS/ABEF, 2006)

Dimetro (mm) 100 120 150 160 200 250 310 410 Dimetro (mm)

Carga (kN) T T Carga (kN)

1400-1500 A

6

22mm

A 1400-1500

1300-1400 B

6

20mm

B 1300-1400

1200-1300 C

4

22mm

C 1200-1300

1100-1200 D

5

16mm

D 1100-1200

1000-1100 E

7

22mm

4

12,5mm

E 1000-1100

900-1000 F

5

22mm

F 900-1000

800-900 G

5

20mm

G 800-900

700-800 H

6

20mm

5

16mm

H 700-800

650-700 I

5

20mm

I 650-700

600-700 J

4

16mm

J 600-700

550-650 L

4

20mm

4

12,5mm

L 550-650

550-600 M

6

20mm

M 550-600

450-550 N

5

20mm

4

16mm

N 450-550

350-450 O

4 22mm

5

16mm

4

12,5mm O 350-450

250-350 P

3

20mm 3 20mm

4

16mm

P 250-350

250-300 Q

3

16mm 3 16mm

4

12,5mm

Q 250-300

200-250 R

2

22mm

R 200-250

150-200 S

2

20mm

S 150-200

100-150 T 1

25mm

1

20mm

T 100-150

0-100 U 1

16mm

1

12,5mm

U 0-100

39

2.1.7 - INTERAO SOLO-FUNDAO

A anlise solo-fundao, para Velloso & Lopes (2004), tem por objetivo possibilitar o

dimensionamento estrutural e a escolha da fundao apropriada considerando-se as

deformaes e os deslocamentos reais da estrutura, bem como seus esforos internos, que

podem ser obtidos diretamente pela anlise fsica da interao ou de forma indireta por meio

das presses de contato. Estas presses, por sua vez dependem das: caractersticas das cargas

aplicadas, rigidez relativa solo-fundao, propriedades do solo e intensidade da carga.

O problema desta interao, para Velloso & Lopes (2004), est basicamente no estado

de rigidez da estrutura da fundao, onde quanto mais rgido for o sistema, menores sero os

deslocamentos atingidos. Assim sendo seria muito melhor para o sistema de fundao-solo

que fossem adotadas solues combinadas para a estrutura, veja figura 2-12.

Figura 2-12 - Estabilidade Global

40

Os problemas intrnsecos a esta relao so basicamente o recalque e a capacidade de

carga (carga que pode provocar a ruptura da fundao), que so influenciadas pelas dimenses

e pelo posicionamento da fundao, mas dependem principalmente da resistncia e da

compressibilidade do solo e da posio do nvel dgua. A ruptura ocorre quando a tenso de

resistncia do macio inferior resistncia do esforo transferido pela fundao, provocando

a destruio de parte da estrutura do solo.

A escolha da fundao depende das caractersticas do solo, da interao do mesmo

com a fundao, considerando-se as caractersticas das camadas de solos abaixo da cota de

apoio da fundao (figura 2-13), para evitar problemas de instabilidade da fundao.

Figura 2-13 - Fundao x Solo (Milititsky et al., 2005)

2.1.8 - TENSES E DEFORMAES

Os esforos solicitantes num macio so proporcionados pela carga da estrutura, pelo

seu peso prprio e outras cargas acidentais.

Para Pinto (2002), o solo constitudo de camadas aproximadamente horizontais e a

tenso vertical (0#, devido ao peso prprio do solo, resulta do somatrio dos efeitos das

diversas camadas; ou seja, o produto do peso especifico do solo pela espessura da camada,

resultando num esforo distribudo linearmente por uma rea (figura 2-14).

0 IJ (,&)

41

onde:

0= Tenso vertical devido ao peso prprio do solo

= Peso especfico da camada de solo

IJ = Espessura da camada de solo

O clculo da tenso efetiva () ser efetuado levando em considerao a parcela da

presso neutra (u), ou presso exercida pela gua que se encontra nos vazios do solo, portanto:

" I" (,))

0K 0 + (,-) onde:

u = Presso neutra Presso exercida pela gua na camada analisada

"= Peso especfico da gua

I" = Altura da coluna de gua no macio

Figura 2-14 - Grfico representativo da distribuio de tenses geostticas no macio

Onde:

Z = Cota de cada camada do macio

NA = Cota da altura do nvel dgua

42

As tenses totais atuando em um macio de solo so o resultado das tenses

geostticas mais o acrscimo de tenso (sobrecarga) devido s construes.

No caso da sobrecarga, segundo Pinto (2002), a distribuio dos esforos transmitida

de camada a camada (figura 2-15) e diminui com a profundidade. Para a estimativa do

acrscimo de tenses, faz-se o emprego da teoria da elasticidade com algumas modificaes

sugeridas por vrios autores como Boussinesq, Newmark, Love, entre outros. Uma prtica

corrente para determinar o valor das tenses consiste em considerar a propagao de tenses

segundo reas crescentes com uma inclinao de 30, conforme a formulao bsica proposta

por Pinto (2002):

0 =L

=L= M NOPQ (,/)

onde:

2L = Largura de carregamento;

Z = Profundidade requerida;

0R = Tenso de carregamento.

Figura 2-15 - Distribuio de tenses (Pinto, 2002)

Segundo Alonso (1979), a deformao um deslocamento especfico da estrutura

devido a fatores como adensamento e recalque, sendo que o deslocamento dos solos diante

dos carregamentos depende da constituio do macio de solo e do estado momentneo.

43

Uma forma de mensurar a evoluo de deformaes da estrutura partir para o

controle e acompanhamento de fissuras, ou seja, utilizar uma tcnica ou equipamento que

identifique o grau de evoluo da abertura da fissura, fazendo esta verificao periodicamente

para avaliar o grau de risco estrutura.

Vargas (1978) admite que haja uma relativa proporcionalidade entre tenses e

deformaes, desde que aplicadas frmulas da teoria da elasticidade, como modelo de uma

simples mola. Entretanto h de se considerar um efeito viscoso da deformao, onde se

percebe o amortecimento das deformaes, assim que aplicadas as tenses, fazendo com que

as deformaes sejam inversamente proporcionais s velocidades de aplicao das cargas,

desconfigurando a linearidade entre tenses e deformaes, pelo menos acima de certo valor

das presses aplicadas.

As tenses oriundas das fundaes so propagadas no solo, de camada a camada at

uma determinada profundidade, com a formao de um bulbo, que a regio onde so

concentradas as tenses de uma nica fundao nas camadas. Estes bulbos de tenses tm

uma caracterstica natural de estabilizar-se na camada de solo, porm quando outra estrutura

interferir nesta regio de concentrao de tenses, isto poder ocasionar problemas na

estrutura como visto na figura 2-16. Este problema acontece muito comumente nas grandes

cidades pela existncia de edificaes muito prximas umas das outras e dever ser previsto

no projeto de fundaes.

Figura 2-16 - Sobreposio de Tenses nas Fundaes (Milititsky et al., 2005)

44

2.1.9 - DEFORMAES (RECALQUE)

Recalque, para Velloso & Lopes (2004), todo deslocamento sofrido por uma

estrutura, na sua fundao, e pode acontecer imediatamente aps o carregamento e/ou com o

decorrer do tempo. Segundo Pinto (2002), o comportamento do solo e a deformao do

mesmo perante um carregamento, dependem de sua constituio e do estado do macio,

podendo ser expresso por parmetros obtidos em ensaios de compresso triaxial e edomtrica.

O clculo do recalque de fundaes feito utilizando a equao (19).

. .S D .8 D . (,T)

.' .8 D . (UV)

Onde:

. Recalque total

.S Recalque imediato

.8 Recalque por adensamento primrio

. Recalque por adensamento secundrio

.' Recalque por adensamento total

O clculo do recalque imediato (.S) pode ser efetuado atravs da teoria da elasticidade,

dependendo de variveis obtidas no ensaio de compresso triaxial como o modulo de

defromabilidade (E) e o coeficiente Poisson () expressados pela equao Pinto (2002):

.S W 4P X

5 !, + Y=# (U,)

onde:

0R= Presso uniformemente distribuda na superfcie;

Z= Largura ou dimetro da rea carregada;

I= Coeficiente que leva em considerao a forma da superfcie carregada e do sistema

de aplicao das presses.

45

Vargas (1978) explica que um macio de solo pode sofrer recalque imediato quando

carregado. Este tipo de recalque ocorre predominante em solos no coesivos (Areias), sem

variao do ndice de vazios e o mecanismo que predomina o deslocamento relativo dos

gros com rearranjo das partculas slidas do macio. A teoria da elasticidade utilizada para

o clculo do recalque imediato.

O recalque por escoamento lateral ocorre quando h deslocamento das partculas do

solo das zonas mais carregadas para as zonas menos solicitadas (Perpendicular ao

carregamento). Verifica-se de maneira mais acentuada nos solos no coesivos sob fundaes

rasa.

O recalque por adensamento (.') ocorre aps um determinado tempo de atuao do

carregamento, predominante em solos coesivos (Argilas), ocorrendo com variao de volume.

O mecanismo que predomina a deformao do esqueleto do solo. calculado pela teoria do

adensamento vertical de Terzaghi, que considera a expulso da gua dos vazios do solo. So

recalques lentos, seculares, face ao baixo coeficiente de permeabilidade das argilas.

Aplicada uma presso externa camada argilosa, toda ela no primeiro momento transmitida gua intersticial, a qual sob presso tende a escoar atravs dos poros do solo. medida que a gua intersticial escoa, a presso externa vai sendo transferida para o esqueleto dos gros de solo e este vai deformando, diminuindo o volume dos poros,... Quando toda presso externa for transferida para os gros, a gua deixa de escoar, pois j no mais estar sob presso. (VARGAS, 1978), explicando o processo de adensamento primrio.

O recalque por adensamento secundrio comea a ocorrer aps o final de toda

drenagem da gua, quando as partculas slidas comeam a sofrer as solicitaes impostas

pelo carregamento e iniciam um processo de deformao fsica. No h formulaes que

sirvam de embasamento para o clculo destas deformaes e poucos pesquisadores da rea

conseguiram implementar com sucesso seus estudos.

46

As manifestaes que mais ocorrem, so os recalques diferenciais, que vo desde o

aparecimento de fissuras at o comprometimento da estrutura. A figura 2-17 apresenta as

distores correlacionadas com aos desvios causados s estruturas. Ela subdivide em recalque

total, diferencial e distores, salientando que o recalque total seria o somatrio dos recalques

imediatos devido a distores internas do solo e de adensamento devido dissipao de poro-

presso em argilas moles e tambm adensamento devido fluncia do solo aps a dissipao

do poro-presso. A figura 2-18 ilustra os danos causados na estrutura pela deformao.

Figura 2-17 - Distores angulares e danos associados (Velloso & Lopes, 2004)

47

Figura 2-18 - Principais modos de deformaes: (a) recalques uniformes, (b) recalques diferenciais sem distoro e (c) recalques diferenciais com distoro (Velloso & Lopes, 2004)

Para fundaes existem limites de deformaes que so aceitveis, em nveis ou

ordens de grandeza estabelecidos por vrios autores e em diferentes tempos. O problema

como descreve Milititsky et al., (2005) que as regras na maioria dos casos so empricas e

que estes limites recomendados no identificam o dano correspondente, que podem ser

divididos em visuais, de usabilidade e estruturais. A tabela 2-9 apresenta um grfico

comparativo entre a abertura de fissuras e os danos associados estrutura.

Tabela 2-9 Abertura de fissuras e danos associados (Velloso & Lopes, 2004) ABERTURA INTENSIDADE DOS DANOS

DA COMERCIAL FISSURA (mm) RESIDENCIAL OU PBLICO INDUSTRIAL

< 0,1 Insignificante Insignificante Insignificante

0,1 a 0,3 Muito Leve Muito Leve Insignificante

0,3 a 1 Leve Leve Muito leve

1 a 2 Leve a moderada Leve a moderada Muito leve

2 a 5 Moderada Moderada Leve

5 a 15 Moderada a severa Moderada a severa Moderada

15 a 25 Severa a muito severa

Severa a muito severa Moderada a severa

> 25 Muito severa a perigosa

Severa a perigosa Severa a perigosa

FISSURA EFEITO NA ESTRUTURA E USO DO EDIFCIO

< 0,1 a 0,3 Nenhum

0,3 a 5 Apenas esttica com deteriorao acelerada do aspecto externo

5 a 25 Utilizao do edifcio ser afetada e, no limite superior, a estabilidade pode tambm estar em risco

> 25 Cresce o risco da estrutura tornar-se perigosa

48

Alm do recalque devido carga esttica, citam-se entre outras as seguintes causas:

Cargas dinmicas (vibraes, tremores de terra); Operaes vizinhas (Abertura de escavaes,

execuo de novas estruturas); Eroso do subsolo; Alteraes qumicas do solo;

Rebaixamento do nvel de gua.

Os prdios de Santos so exemplos de casos de recalque de fundaes. Segundo Reis

(2000) os fatores que se destacam neste problema so: a rigidez relativa solo-estrutura; a

influncia recproca entre elementos de fundaes do mesmo prdio e tambm de prdios

vizinhos; etapas de construo de reforo de fundaes com mudana de ambiente.

49

2.2 - PATOLOGIA DE FUNDAES

2.2.1 - PATOLOGIA NA CONSTRUO CIVIL

A incidncia de manifestaes patolgicas em edificaes um problema que afeta

vrias cidades do Brasil e do mundo e gera conflitos de interesses, onde, as verdadeiras causas

das manifestaes, acabam muitas vezes desconhecidas. Patologia pode ser entendida como

a parte da engenharia que estuda os sintomas, os mecanismos, as causas e as origens das

anomalias das construes civis, ou seja, o estudo das partes que compem o diagnstico do

problema (HELENE, 1992). O resultado deste estudo pode ser utilizado para a difuso de

conhecimentos tcnicos da rea que possam desmistificar alguns aspectos devido a

desconhecimentos dos profissionais que tem contato com a rea.

Segundo Logeais (1982), quando se trata de problemas patolgicos com nfase em

fundaes, estudos comprovam que, a maior parte das anomalias ocorre devido ao

desconhecimento das caractersticas do solo. Na figura 2-19 observa-se um problema

caracterstico de erro na investigao do solo, onde um mataco (volume pequeno de rocha)

foi confundido com uma camada inteira rochosa e foi adotada uma soluo de fundao

inadequada para o perfil de solo. Na medida em que o solo o meio que vai suportar as

cargas, sua identificao e caracterizao so essenciais previso do seu comportamento.

Figura 2-19 - Presena de Mataco no Solo (Milititsky et al., 2005)

50

Os problemas patolgicos simples, para Souza & Ripper (1999) so aqueles nos quais

o diagnstico fica bastante evidente, e admite padronizao dos procedimentos, enquanto que

os problemas complexos no so diagnosticados com mecanismos convencionais e esquemas

rotineiros de inspeo, tornando sua teraputica personalizada e individualizada.

As manifestaes segundo Gotlieb (ABMS/ABEF, 2006) indicam o mau desempenho

de uma fundao e podem ser caracterizadas por uma pea nica, com deteriorao dos

materiais que a compe ou ento, por deformaes excessivas, perda de cobrimento mnimo e

oxidao das armaduras, esmagamentos, rupturas, fissuras e outras. As manifestaes podem

se apresentar na obra como um todo, com recalques e desaprumos. Os danos ocasionados por

estas manifestaes podem ser configuradas como: danos arquitetnicos, funcionais e

estruturais.

Para Gotlieb (ABMS/ABEF, 2006) as solues para os problemas de fundaes so

muito diversificadas e depende principalmente de: tipo de solo; urgncia do cliente no prazo

de entrega, interferindo apenas em questes financeiras, nvel de carregamento; espao fsico

disponvel para instalao de equipamentos e execuo do servio e as fundaes j

existentes.

2.2.2 - METODOLOGIA DE ESTUDOS PATOLGICOS

A metodologia proposta por Cnovas (1988), usada para atuao em problemas

patolgicos inicia-se com deteco da anomalia atravs de uma vistoria no local, etapa em que

podero ser utilizados apenas os sentidos humanos e a experincia do profissional ou a

utilizao de instrumentos tcnicos especficos. A partir desta etapa introduz-se ao processo

um mecanismo de coleta de um conjunto de informaes a respeito do incio e da evoluo da

anomalia at aquele momento, que designado anamnese. Caso seja necessrio, sero feitas

verificaes complementares, in loco ou em laboratrio, com uma possvel pesquisa tcnica

em referncias da rea especfica para incrementar o banco de dados. Na figura 2-20

apresenta-se um fluxograma de etapas para identificao das causas das anomalias por

Milititsky et al. (2005).

51

Figura 2-20 - Procedimentos para patologia de fundaes (Moura, 2007)

Segundo Milititsky et al. (2005) quando verificada a ocorrncia de manifestaes

patolgicas deve-se caracterizar suas origens e os mecanismos de degradao. Os

conhecimentos bsicos de mecnica dos solos, como capacidade de carga e recalques

admissveis, devem ser utilizados para o diagnstico do problema. Tendo em mos dados

como tipo de fundao, dados referentes investigao geotcnica do solo, projetos e clculos

de dimensionamento da fundao, poder-se- fazer uma interveno na estrutura e recuper-

la, se possvel, de forma a garantir a integridade estrutural e o uso da edificao.

52

Algumas terminologias da rea da sade foram utilizadas neste trabalho e, s vezes,

so utilizadas no meio tcnico de forma equivocada por muitos profissionais da rea de

engenharia. Como o pblico alvo, desta monografia, geralmente no tem muita afinidade e

conhecimentos sobre o tema, terminologias e procedimentos foram apresentados no tabela 2-

10, para facilitar a compreenso do assunto.

Tabela 2-10 - Definies de termos da rea da sade (apud Moura, 2007) TERMINOLOGIAS DEFINIES E ESCLARECIMENTOS BSICOS PROCEDIMENTOS

Anamnese Conjunto de informaes coletadas no local que trata desde o incio da manifestao at perodo atual, constando o processo

evolutivo e todo apanhado de informaes e documentos encontrados que auxiliaro no diagnostico do problema

Anomalia Problema patolgico propriamente dito como falha ou dano. Conhecido popularmente como patologia, termo erroneamente

empregado para anomalia Causa Motivo da anomalia, razo objetiva ou subjetiva que levou a

estrutura apresentar danos ou falhas

Diagnstico Procedimento onde se verifica a anomalia, as causas e os sintomas, determinando sua origem e o mecanismo de

deteriorao Mecanismo de deteriorao

Processo fsico ou qumico que induzem a causa

Patologia Estudo de manifestaes patolgicas, sintoma, mecanismos, origens e causas

Prognstico Contextualizao sobre a evoluo futura de um problema patolgico

Recuperao Conjunto de aes destinadas a restituir uma edificao at um estado aceitvel

Reforo Aumento da capacidade portante da estrutura Reparo Correo localizada de problemas patolgicos

Teraputica rea que trata da recuperao do problema patolgico

Atravs de monitoramento do comportamento de fissuras, trincas, desaprumos,

desalinhamentos e outras situaes pr-identificadas como problemas em solos expansivos ou

colapsveis (que so situaes comuns), pode-se iniciar os estudos do problema.

53

2.2.3 - CAUSAS DAS ANOMALIAS EM FUNDAES

As causas para anomalias em fundao so as mais diversas possveis, Logeais (1982)

cita algumas em seu trabalho como construo de edificaes em aterros mal compactados;

presena de gua principalmente em aterros; perturbaes devido a novas construes

vizinhas; profundidade insuficiente das fundaes; construes em macios de solos instveis,

como encostas. As anomalias mais freqentes encontradas em fundao segundo Cnovas

(1988), so originadas por:

a) Falha ou negligncia no processo de investigao geotcnica;

b) Fundaes Inadequadas: Dimenses das fundaes inadequadas ou aumento nas

cargas ou sobrecargas previstas em projeto;

c) Recalques do Solo: Que podem provocar um estado de fissurao na estrutura

podendo lev-la ao colapso. Ex.: torre de Pisa (Itlia) e as edificaes da cidade de

Santos-SP;

d) Mudanas nas condies do solo: Umidade relativa do solo ou alterao no nvel

do lenol fretico com a explorao da gua subterrnea.

O problema com a interao solo-estrutura, segundo Souza & Ripper (1999) o

principal responsvel por instabilidade da estrutura, por isso indispensvel conhecer as

caractersticas do solo. Quando a execuo de sondagens relegada a segundo plano, ou

quando os resultados no so corretamente interpretados, a escolha do tipo de fundao fica

prejudicada, podendo sofrer recalques , aparecimento de fissuras na estrutura e outros

problemas.

Vrios relatos de acontecimentos demonstram que, a maioria dos problemas

patolgicos encontrados no Brasil so por falta de uma elaborao correta e minuciosa dos

projetos de engenharia, principalmente no que tange coleta de informaes e parmetros

adequados para cada situao de construo.

54

Na rea de fundaes o problema no muito diferente. Milititsky et al. (2005)

afirmam que a investigao do subsolo pode apresentar vrios problemas e pode ser a causa

da ocorrncia de anomalias em fundaes. Os problemas com a investigao do subsolo

podem ser desde a simples ausncia de investigao, investigao ineficiente, investigao

com falhas, at a interpretao errnea dos resultados das sondagens, problema retratado na

figura 2-21, onde a profundidade estudado no ensaio de sondagem no reflete a real situao

apresentada pela distribuies de tenses pelas camadas do solo.

Figura 2-21 - Falha na Investigao do Solo (apud Milititsky et al., 2005)

2.2.4 - PROCEDIMENTOS PARA DIAGNSTICO DA ANOMALIA

Algumas tcnicas so adotadas para a identificao de anomalias e evoluo do estado

de depreciao da estrutura de fundao, e muitos deles s podero ser entendidos atravs de

ensaios de campo. Entretanto, para Cnovas (1988), algumas manifestaes que acontecem

com freqncia, podem ser diagnosticadas apenas com a experincia do profissional

habilitado.

55

O diagnstico para Souza & Ripper (1999) um processo que consiste em apresentar

as origens, as causas e os mecanismos de degradao que a anomalia propicia estrutura.

Com estes novos dados, o profissional pode apontar o prognstico (que a previso da

evoluo do problema e do desempenho futuro da construo), auxiliando na escolha da

conduta a ser adotada para a soluo do problema. Para finalizar este processo definida uma

teraputica adequada para a situao, que pode ser: reparo, reforo ou restaurao, alm de

outras solues mais drsticas como restrio ao uso da edificao.

Os ensaios de investigao do subsolo, tanto para sua identificao como para

avaliao de propriedades, so etapas que deveriam anteceder a execuo da fundao.

Todavia no estado de anomalias so refeitos algumas destas investigaes so realizadas pela

primeira vez na obra, para subsidiarem o estudo, fornecendo informaes detalhadas sobre

situao atual fsica da estrutura de fundao.

Entre os ensaios mais importantes esto:

a) Investigao ttil-visual: Segundo Pinto (2002), a verificao de propriedades

atravs do contato direto do profissional com o solo a ser analisado. Esta situao

depende principalmente da habilidade e experincia do profissional, sendo uma

provvel etapa inicial, base para definio de um planejamento de investigao

mais consistente.

b) Sondagens: So procedimentos de engenharia utilizando equipamentos especficos

de perfurao, visando obteno de informaes do solo como determinao da

resistncia das camadas, nvel do lenol fretico, profundidade do perfil rochoso,

amostra de jazidas, etc.. Os mais utilizados so: SPT, SPT-T e, internacionalmente

utiliza-se o CPT com bastante freqncia.

56

2.2.5 - ENSAIOS PARA INVESTIGAO DO SUBSOLO

O estudo do solo e reconhecimento de suas principais caractersticas constitui um pr-

requisito para projetos de fundaes a fim de garantir a segurana. Segundo Schnaid (2000) os

projetos geotcnicos so normalmente elaborados a partir de dados obtidos nos ensaios em

campo e fazendo-se estimativas dos parmetros de comportamento dos materiais envolvidos.

Atualmente, modernos equipamentos podem ser utilizados para uma melhor investigao do

subsolo, garantindo uma melhor preciso de dados sobre o macio.

Milititsky et al. (2005) afirmam que a causa mais freqente de problemas de fundaes

est na investigao do subsolo, sendo que os problemas em solos colapsveis, expansivos e

em adensamento podem ter as manifestaes patolgicas previstas em fase preliminar, desde

que realizado um planejamento adequados dasde investigaes e que estes sejam diretamente

acompanhados por um engenheiro experiente, evitando falhas e interpretao equivocadas dos

resultados.

Os mtodos de investigao mais utilizados, segundo Pinto (2002) so:

a) Trincheiras:

So valas longas com profundidade mxima de 2 metros, para uma investigao linear

das primeiras camadas do terreno, em situaes especficas.

b) Sondagem a trado:

As sondagens a trado so efetuadas com uma ferramenta chamada trado concha, com

dimetro de 75 mm, 100 mm e 150 mm, podendo ser usados outros dimetros. Outro tipo de

trado usual o helicoidal.

Estas sondagens so executadas em solos argilosos ou arenosos at atingir uma

profundidade, que limitada pelo nvel de gua ou natureza do terreno. So utilizadas para

coletas de amostras deformadas, identificao do perfil do terreno, determinao do N.A, e

servem como ferramenta auxiliar de outros tipos de sondagem e para a execuo de furos em

ensaios especiais, como permeabilidade e palheta.

57

c) Sondagem Percusso (figura 2-22):

Estas sondagens so as mais freqentes na engenharia e usualmente executadas com o

objetivo de:

Determinar o perfil geolgico das camadas do subsolo;

Determinar a capacidade de carga das diferentes camadas do subsolo;

Coletar amostras de solo;

Determinar o nvel do lenol fretico;

Determinar a compacidade ou consistncia das camadas do subsolo

Segundo a NBR6448 (2001) o Standard Penetration Test (ensaio de penetrao

padro) tem por objetivo determinar uma carga dinmica (NSPT) com a cravao de um

amostrador padro, no solo, atravs de furo de escavao devido queda de um corpo livre de

massa 65 kg e altura de queda igual a 75 cm. Durante o ensaio, anota-se o nmero de golpes

do amostrador padro, necessrios para a penetrao 75 cm, sendo avaliado apenas os ltimos

30 cm.

Figura 2-22 - Execuo do ensaio de sondagem a percusso

58

d) Sondagens Rotativas:

Estas sondagens so as mais freqentes na engenharia e usualmente executadas para:

Identificar a profundidade em que se encontra o embasamento rochoso;

O tipo ou os tipos de rocha e seu estado de sanidade e fraturas;

Implantao de uma fundao ou de tirantes;

Obteno de poos para captao de guas;

Possibilitar injeo de cimento ou de outros materiais em fraturas que podem

ocorrer nos macios rochosos em profundidade.

Na figura 2-23 so mostrados os equipamentos utilizados na sondagem rotativa.

Figura 2-23 - Equipamentos para execuo de sondagens rotativas (Diminsky)

59

e) Sondagens Mistas:

So aquelas executadas por sondagem percusso e por meio de sondagem rotativa,

no trecho onde for inoperante o sistema percusso, face impenetrabilidade no terreno

prospectado.

Os dois mtodos so utilizados alternadamente, de acordo com a natureza do terreno

atravessado, at ser atingida a cota do estudo e/ou critrios estabelecidos em especificao

para sua paralisao. Sua execuo recomendada, dentre outras em: Terrenos com presena

de blocos de rocha e de mataces; rea de tlus (mataces errticos em macios terrosos);

rea de concrees laterticas; rea de rejeito de pedreira; rea de bota fora, etc..

f) SPT-T:

Executado logo aps o trmino do SPT, o SPT-T, Standard Penetration Test whit

Torque measurements visa determinar a intensidade do torque necessrio para vencer a

aderncia do amostrador padro com o solo que o envolve. Para este ensaio, utiliza-se um

instrumento denominado torqumetro (figura 2-24) fixo haste do amostrador, que medir o

torque mximo (Tmx) e o torque residual (Tres) (TOURRUCO 2004).

Figura 2-24 - Utilizao do torqumetro no ensaio SPT-T (Tourruco, 2004)

60

g) CPT:

Consiste na cravao contnua, no terreno, de uma ponteira cnica a uma velocidade

aproximada de 10 mm/s, usando equipamento hidrulico. Considerado um dos mais

importantes ensaios de investigao do subsolo no mundo (DIMINSKI).

A maior caracterstica benfica do ensaio que o cone de penetrao semelhante a

uma estaca pr-moldada, servindo de modelo de ensaio. Os resultados do CPT fornecem,

atravs de relaes empricas, o clculo da capacidade de carga da estaca, alm de definir o

perfil do solo, e propriedades do solo como densidade, ngulo interno e coeso (GEO IN

SITU).

Figura 2-25 - Equipamentos para execuo do CPT (Diminski)

2.2.6 - PROVAS DE CARGA

Existem outros ensaios de campo que podem auxiliar no diagnstico e prognstico e

que so utilizados para verificao real do desempenho da estrutura, que so as provas de

carga esttica e dinmica (figura 2-26 - ensaio vertical), tambm utilizado como fonte de

dados para a teraputica do problema. Segundo ABMS/ABEF (2006) a prova de carga

destinada a estudar fundaes diretas ou profundas e consiste, basicamente, em verificar as

condies da fundao e a interao solo-fundao.

61

Figura 2-26 - Prova de carga Vertical (disponvel em http://www.insitu.com.br)

Segundo Medeiros (2005), a melhoria do projeto e processo executivo de fundaes

em estacas moldadas in loco est relacionado realizao de ensaios que comprovem a

capacidade de carga e a integridade da pea. Segundo a engenheira Gisleine Campos

(MEDEIROS, 2005), os ensaios so muito importantes, principalmente se forem realizados

em seqncia, pois possibilitam a comparao de alguns dados e o complemento de dados de

um ensaio para o outro, com relao prova de carga esttica, e dinmica.

a) Prova de carga esttica (figura 2-27): Ensaio em verdadeira grandeza, que permite

avaliar a capacidade de carga de uma fundao pela simulao de carregamentos.

executada com macaco hidrulico, bomba, manmetro e clula de carga, atravs

do qual so aplicadas etapas de carregamentos, registrando-se os deslocamentos a

cada estgio. O principal dado obtido a curva carga x recalque.

Figura 2-27 - Prova de carga esttica (Medeiros, 2005)

62

b) Prova de carga dinmica (figura 2-28): Aplicada com golpes em um sistema de

percusso, determina a carga de ruptura da interao fundao-solo. So usados 2

(dois) pares de sensores, onde um gera tenso proporcional a deformao sofrida e

o outro gera tenso proporcional acelerao das partculas, baseados na teoria da

onda. obtido o valor da resistncia esttica e o valor da capacidade de carga,

mais rpido e possui o custo mais baixo que a prova esttica.

Figura 2-28 - Prova de carga dinmica (Medeiros, 2005)

Para Milititsky et al. (2005), o custo mais baixo da prova de carga dinmica e o

reduzido prazo de execuo, resultou numa procura muito maior deste procedimento,

constituindo-o como uma ferramenta valiosa no processo de verificao da qualidade de

fundaes profundas.

63

2.2.7 - LAUDO TCNICO DE PATOLOGIA DE FUNDAES

O uso de relatrios visa simplificar um processo longo com muitas etapas, impondo

transparncia e facilidade no entendimento e difuso de informaes sobre um determinado

tema. Neste trabalho foi utilizado um relatrio padronizado (figura2-29) para apresentao da

patologia de fundaes, facilitando a apresentao e a anlise de anomalias encontradas. Este

relatrio foi elaborado utilizando o sistema proposto por Helene (1992) e modificado para este

trabalho pela abordagem de Milititsky et al. (2005) j apresentados nos tpicos anteriores.

Figura 2-29 - Laudo de patologia de fundaes

64

2.3 - RECUPERAO DE FUNDAES

Os reforos podem ser permanentes ou provisrios. No primeiro caso, so utilizados

devido ao mau desempenho das fundaes ou aumento de carga, atuando como complemento

capacidade de carga. O reforo provisrio usado quando a estrutura no poder manter-se

integra at o fim da recuperao. Existem vrias formas de realizar o reforo ABMS/ABEF

(2006):

Reparo do material: Quando o material est em fase de degradao, pode-se fazer a

recuperao ou at mesmo refor-lo;

Enrijecimento da estrutura: Para evitar recalques diferenciais, pode-se utilizar uma

tcnica de enrijecimento da fundao com a interligao das fundaes com vigas;

Aumento da rea de Apoio: Quando a rea de transferncia da fundao for

inadequada, pode-se utilizar esta tcnica para solucionar os problemas, inclusive com

solues mistas como o aumento da base da fundao e o uso de estacas vinculadas

base desta fundao.

Outros tipos de reforos podem ser utilizados para recuperao de fundao como:

Utilizao de estacas raiz, estaca prensada, tubules, estacas mega, sapatas adicionais,

porm com restries peculiares a cada um, como por exemplo, restrio de espao para

trabalhabilidade, espao fsico para locao de equipamentos, problemas de vibraes. Uma

forma relativamente nova de efetuar o reforo a utilizao de tcnicas como injees de

cimento (Jet grounting) para melhoria do solo, no que tange s propriedades de resistncia e

compressibilidade dos solos.

65

3 - ALGUMAS MANIFESTAES PATOLGICAS EM FUNDAES

Neste item so apresentados alguns exemplos de manifestaes patolgicas.

3.1 - APRESENTAO DAS MANIFESTAES

a) TORRE DE PISA

Figura 3-1 - Recalque da torre de Pisa.

A Torre de Pisa, figura 3-1, teve sua construo iniciada em 1173, e terminada em 1350. Apresentou recalques diferenciais que a levaram a inclinar-se, numa taxa de inclinao de 1,2mm por ano. Alguns procedimentos teraputicos foram feitos para solucionar o problema no curso da histria, mas somente em 1997 foi utilizada uma tcnica de sondagem especial, retirando o solo abaixo do trecho que havia recalcado menos, fazendo com que apenas esta regio recalcasse, diminuindo o desaprumo da torre, at um nvel de segurana de utilizao da estrutura. Foi feita a estabilizao do solo com uma tcnica moderna de congelamento e injeo de caldas de cimento, tudo de forma controlada e monitorada. (http://www.lmc.ep.usp.br/people/hlinde/Estruturas/deslocamento.htm).

66

Figura 3-2 - Vista da deformao nas camadas do perfil

Segundo Terracina (LAMBE & WHITMAN, 1979) o lado sul da torre sofreu recalque

de quase 3 (trs) metros, resultando num recalque diferencial, com a outra regio, de 1,8 m,

representando, para poca, uma situao de instabilidade muito perigosa. Utilizou-se uma

tcnica de equilbrio fsico com pesos para manter a estabilidade da torre, no processo de

recuperao e reforo da torre.

Figura 3-3 - Utilizao de peso para equilbrio da torre no processo de recuperao

67

b) EDIFICAES EM SANTOS

No Brasil, um exemplo de manifestaes patolgicas em

fundaes so os prdios da orla santista, figura 3-4, que

apresentaram deslocamento diferencial dos apoios

diferencialmente, inclinando as estruturas. Vrias propostas de

correo foram feitas para reverter situao. A origem do

problema foi a deficincia do solo de Santos, formado por uma

camada superficial de areia sobre uma extensa camada de solo

argiloso, muito compressvel. Como as fundaes dos edifcios

eram sapatas, o sistema fundao-solo no foi adequado e

muitos (cerca de cem) destes prdios passaram a inclinar-se.

(http://www.lmc.ep.usp.br/people/hlinde/Estruturas/deslocament

o.htm).

Figura 3-4 - Recalque das edificaes em Santos (Milititsky et al., 2005).

68

Os problemas dos deslocamentos das edificaes agravaram-se com a construo de

novos empreendimentos que, devido ao carregamento imposto ao solo, influenciaram outras

fundaes (superposio de bulbo de presses), interferindo no equilbrio fsico do sistema

solo-estrutura.

No caso das edificaes em Santos-SP houve um processo de recalque gradual, ou

seja, o aumento do recalque com o passar do tempo, e atingirem uma situao com riscos

eminentes de runa, (figura 3-5). O problema consiste em fazer a edificao retornar ao prumo

e este procedimento poderia ser executado com a mesma tcnica utilizada na Torre de Pisa.

Entretanto, o custo para estabilizar o solo, neste caso, seria muito elevado. Uma soluo

aprecivel para a recuperao da estrutura seria trazer a estrutura ao prumo atravs de

macaqueamento com a realizao do reforo da fundao, executando uma placa de

concreto sob partes da fundao ou sob a edificao como um todo, aumentando a rea de

transferncia de cargas para o solo e diminuindo, portanto, a solicitao ao mesmo

(GRIGOLI).

Figura 3-5 - Mecanismo de recalque diferencial (Grigoli)

69

c) PALCIO DA LIBERDADE MINAS GERAIS (ABMS, 1986)

A edifi