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1 Assunto: Fundações Indiretas Prof. Ederaldo Azevedo Aula 6

2 Classificação: b) fundações indireta ou profundas. de madeira Fundações Indiretas estacas de aço Pré-moldadas de concreto Moldadas in loco

3 Classificação: a) fundações Indiretas Fundações Indiretas tubulões a céu aberto pneumático Obs.: existem alguns autores que classificam tubulões como Fundações Diretas Profundas.

4 Fundações Indiretas Conceito: Quando o solo compatível com a carga da edificação se encontra a mais de 3m de profundidade é necessário recorrer às fundações profundas(fundações indiretas). Fundações Indiretas ou profundas são aquelas cujas bases estão implantadas a mais de 2 vezes a sua menor dimensão, e a mais de 3 m de profundidade.

5 Fundações Indiretas Conceito: A fundação profunda, tem como característica geral possuir grande comprimento em relação a sua base, apresenta pouca capacidade de suporte pela base, porém grande capacidade de carga devido ao atrito lateral do corpo do elemento de fundação com o solo.

6 Fundações Indiretas Profundas: a) Tubulões: São elementos estruturais de fundação profunda, de forma cilindrica, geralmente dotados de uma base alargada, construídos concretando-se um poço (revestido ou não), aberto no terreno de diâmetro mínimo de 70cm de modo a permitir a entrada e o trabalho de um homem, pelo menos na sua etapa final, para completar a geometria da escavação e fazer a limpeza do solo.

7 Fundações Indiretas Profundas: a) Tubulões: Divide-se em dois tipos básicos: a céu aberto e; ar comprimido ou pneumático. a.1) Tubulões a céu aberto: Escavada manualmente ou mecânico/manual, dispensa escoramento em terreno coesivo, mostrando-se uma alternativa econômica para altas cargas solicitadas, superior a 250 Tf.

8 Fundações Indiretas Profundas: a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Em resumo o tubulão a céu aberto é um poço executado acima do nível d'água, ou abaixo caso seja possível bombeá-la sem risco de desabamento. A carga é transmitida até o solo resistente através do fuste ou através de uma base alargada. Após a escavação e a limpeza ou esgotamento da água, procedese a concretagem.

9 Fundações Indiretas Profundas: a.1) Tubulões a céu aberto: O fuste do tubulão é sempre cilíndrico enquanto a base poderá ser circular ou em forma de falsa elipse.

10 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Pilar Bloco de coroamento Fuste Base(alargamento da base)

11 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: execução LOCAÇÃO ESCAVAÇÃO MANUAL

12 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: execução ESCAVAÇÃO PROTEÇÃO DO BURACO

13 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: execução ALARGAMENTO DA BASE E LIMPEZA CONCRETAGEM

14 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Bloco de coroamento fuste base

15 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 1) A partir do gabarito faz-se a marcação do eixo do tubulão(locação) utilizando um piquete de madeira. Depois com um arame e um prego, marca-se no terreno a circunferência que delimita o tubulão, cujo diâmetro mínimo é de 70cm.

16 a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 2) Inicia-se a escavação do poço até a cota especificada no projeto. No caso de escavação manual usa-se vanga, balde e um sarrilho para retirada de terra. Nas obras com perfuração mecânica o aparelho rotativo acoplado a um caminhão retira a terra.

17 a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 2) Nas obras com perfuração mecânica o aparelho rotativo acoplado a um caminhão retira a terra.

18 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 3) Faz-se o alargamento da base(maual) de acordo com as dimensões do projeto.

19 a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 4) Verificação das dimensões do poço, como: profundidade, alargamento da base, e ainda o tipo de solo na base. Certifica-se, também, se os poços estão limpos.

20 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 5) Colocação da armadura caso exista.

21 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 6) A concretagem é feita lançando-se o concreto da superfície(diretamente do caminhão betoneira, em caso de utilização do concreto usinado) através de um funil(tremonha) com comprimento de 5x seu diâmetro, para evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e se misture com a terra, comprometendo a resistência. O concreto se espalhará pela base pelo próprio impacto de sua descarga, porém durante a concretagem alguém deve descer para espalhá-lo de modo a evitar que fiquem vazios na massa de concreto.

22 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 6) A concretagem

23 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Execução 6) A concretagem

24 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Condições que favorecem o uso de tubulão: Cargas muito elevadas(pilares); Áreas com dificuldade de adoção de técnicas de fundação mecanizadas; Regiões afastadas de grandes centros urbanos(escavação manual); Solos argilosos menos risco de desmoronamento.

25 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Riscos: Queda de pessoas ao entrarem ou saírem; Soterramento; Queda de ferramentas e equipamentos; Infecções; Asfixia ou intoxicação com gases; Afogamento (inundação)

26 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Vantagens: tubulões x estacas possibilidade de descida do operário nas escavações para limpeza da base; menor custo de mobilização; menor intensidade de vibração e ruído; possibilidade de verificação do solo local; ajuste nas dimensões; controle de matacões*.

27 a.1) Tubulões a céu aberto: Matacões: são grandes blocos arredondados, diâmetro maior que 256 mm, produzidos pelo processo de intemperismo químico ou pelo desgaste de blocos arrastados por correntes fluviais.

28 a) Tubulões: a.1) Tubulões a céu aberto: Equipamentos e pessoal para escavação manual: 02 operários Ferramentas: Sarilho Vanga Baldes

29 Nesse tipo de fundação, pode-se utilizar uma camisa metálica(aço), de concreto ou de concreto moldado in loco, sendo empregada uma pressão máxima de 3,4 atm(340 kpa), limitando, dessa forma, a profundidade do tubulão a 34 m abaixo do nível d agua. Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Fundações Diretas Profundas: a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Utilizado em terrenos que apresentam dificuldade de empregar escavação mecânica ou cravação de estacas, como em áreas com alta densidade de matacões, lençóis d água elevados, presença de água(fundações de pontes) e perigo de desmoronamento.

30 Fundações Diretas Profundas: a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Em resumo consiste no encamisamento da estrutura do fuste com anéis de concreto ou tubos de aço e escavação do solo até a camada apropriada para abrir a base do tubulão. (o tubulão trabalha principalmente com a resistência de ponta, dada por sua base alargada, que é assentada sobre terreno com alta capacidade de carga.) Em descidas manuais, a camisa garante a segurança do operário, mas deve atentar-se à pressão do ar aplicado na tubulação e à velocidade de pressurização e despressurização.(campânula de ar-comprimido).

31 Esse processo permite que seja executados os trabalhos de escavação, alargamento do fuste e concretagem com segurança mesmo com lençol freático superficial. Pois havendo escoamento de água para o tubulão haverá desmoronamento. Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Fundações Diretas Profundas: a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. A injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água, pois a pressão interna é maior que a pressão da água. Se Pint > Pd água=não entra água no tubulão

32 Fundações Diretas Profundas: a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. O equipamento utilizado compõe de uma câmara de equilibrio e um compressor(campânula de ar comprimido). Obs.: durante a compressão, o sangue dos homens absorve mais gases do que na pressão normal. Se a descompressão for feita muito rapidamente, o gás absorvido em excesso no sangue pode formar bolhas, que por sua vez podem provocar dores e até morte por embolia.

33 Fundações Diretas Profundas: a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Para evitar esse problema, antes de passar à pressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta(nunca inferior a 15 min) numa câmara de emergência. Campânula

34 Fundações Diretas Profundas:. Campânula

35 Ao atingir certa profundidade a escavação prossegue a fim de deslocar o tubulão e permitir que o mesmo desça sob a ação do seu próprio peso. Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Fundações Diretas Profundas: a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Procedimentos de Execução: Iniciam-se os trabalhos com a concretagem (ou fixação de tubo pré-moldado) de um tubo(anel) de diâmetro variando conforme a capacidade do tubulão.(segurança) Após a retirada das fôrmas e escorado o tubo, o operário penetra na câmara e inicia a escavação de um poço central.

36 Fundações Diretas Profundas: a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Procedimentos de Execução: Assim, se prossegue até que o topo do primeiro elemento tenha atingido o nível do terreno, concretando-se então, outro elemento sobre o primeiro. Reiniciam-se as escavações, a fim de se escavar o segundo elemento. As operações descritas repetem-se até que se atinja o nível da água, a partir do qual ainda se prossegue em certo trecho, retirando-se água por bombeamento.

37 a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Procedimentos de Execução: Quando isso não for mais possível, instala-se o equipamento para introduzir ar comprimido, permitindo a entrada e saída de operários do tubulão.

38 a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Sequência: 0,7 a 1,2 m 0,7 a 1,2 m NT NT NA Preparação do terreno e colocação do anel de concreto Escavação a céu aberto até o nível do lençol freático e colocação do segundo anel de concreto.

39 a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Campânula Cachimbo de entrada do concreto Cachimbo de saída do material Cachimbo de entrada do concreto NT NA Escoras perdidas Colocação da campânula para trabalho de escavação sob pressão hiperbárica com pessoal especializado. Concretagem sob pressão hiperbárica.

40 a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Campânulas Porta de entrada Cachimbo de entrada do concreto Cachimbo de saída do material

41 a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Procedimentos de Execução: Campânulas

42 a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Procedimentos de Execução: Campânulas Escavação de tubulões como fundações de pontes sobre rios

43 a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático. Procedimentos de Execução: Saída do material escavado Campânulas

44 Lançamento de concreto Campânulas

45 Fundações Indiretas Profundas: b) Estacas: São elementos de fundação alongados, cilíndricos ou prismáticos que se cravam, com um equipamento, chamado bate-estaca, ou se confeccionam no solo de modo a transmitir às cargas da edificação a camadas profundas do terreno; As cargas(fundação de estacas) são transmitidas ao terreno através do atrito das paredes laterais da estaca contra o terreno e/ou pela ponta.

46 b) Estacas: Quanto ao tipo de apoio oferecido pelo solo circundante, as estacas podem ser classificada como: De Ponta, resistindo apenas às reações exercidas pelo terreno sobre a ponta da estaca; De Atrito, que resistem ao atrito das paredes laterais da estaca contra o terreno, sendo também chamadas de estacas Flutuantes.

47 b) Estacas: Quanto à posição, as estacas podem ser verticais e inclinadas quanto aos esforços a que ficam sujeitas, classificam-se em estacas de compressão, tração e flexão. A maior parte das estacas é vertical, mas quando é necessário que resistam a esforços horizontais, podem ser cravadas de forma inclinada. A inclinação máxima possível dessas estacas depende do equipamento de cravação a ser utilizado, e pode atingir até 45º.

48 Fundações Indiretas Profundas: b) Estacas: NA rio Cortinas de estacas-pranchas trabalhando à flexão tirante Aterro Bloco NT Terreno natural Estaca de compressão Estaca de tração leito do rio

49 Fundações Indiretas Profundas: b) Estacas: A figura a seguir ilustra as definições dadas: (a) a capacidade resistente da estaca se compõe de duas parcelas: atrito lateral e de ponta; (b) a estaca é carregada na ponta, trabalhando como pilar(sem atrito lateral); (c) ela resiste somente pelo atrito lateral: é a estaca flutuante. (d) a estaca atravessa um terreno que se adensa sob seu peso próprio, ou sob a ação de uma camada de aterro sobrejacente, produzindo o fenômeno do atrito negativo, isto é, o solo em vez de se opor ao afundamento da estaca, contrariamente, vai pesar sobre ela favorecendo assim a sua penetração no solo.

50 Terrenos resistentes Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Fundações Indiretas Profundas: b) Estacas: Terreno em curso de consolidação a) b) c) d)

51 Prensagem é empregada onde há a necessidade de evitar barulhos e vibrações, utiliza macacos hidráulicos que reagem contra uma plataforma com sobrecarga ou Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Fundações Indiretas Profundas: b) Estacas: A execução das estacas de madeira e pré-moldadas pode ser por cravação a percussão, prensagem, vibração ou por escavação. Percussão é o método de cravação mais empregado, o qual utiliza-se pilões de queda livre ou automáticos. Um dos principais inconvenientes desse sistema é o barulho produzido.

52 Fundações Indiretas Profundas: b) Estacas: Vibração o sistema que emprega um martelo dotado de garras (para fixar a estaca), com massas excêntricas que giram com alta rotação, produzindo uma vibração de alta freqüência à estaca. Pode ser empregada tanto para cravação como para remoção de estacas, tendo o inconveniente de transmitir vibrações.

53 Fundações Indiretas Profundas: b) Estacas: Espécies de Estacas: estacas de madeira; estacas de aço; estacas de concreto pré-moldadas; estacas de concreto moldadas in loco.(strauss, Franki, Raiz e Barrete/estacão)

54 Classificação: b) Estacas. de madeira estacas de aço(metálica) Pré-moldadas de concreto strauss Moldadas in loco Franki Raiz Barrete ou estacão

55 Fundações Indiretas Profundas: 1) Estacas de Madeira: As estacas de madeira são troncos de árvore cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves. O diâmetro da seção pode variar de 18 a 35 cm e o comprimento de 5 a 8 metros, geralmente limitado a 12 metros com emendas. Para sua utilização, é necessário que elas fiquem totalmente abaixo d água; o nível d água não pode variar ao longo de sua vida útil.

56 Fundações Indiretas Profundas: 1) Estacas de Madeira: A vida útil de uma estaca de madeira é praticamente ilimitada, quando mantida permanentemente sob lençol freático (água). Caso esteja sujeita a variação de umidade apodrecerá rapidamente. Hoje as estacas de madeira como fundações de edificações estão em desuso, sendo utilizadas para execução de obras provisórias, como: pontes e obras marítimas.

57 Fundações Indiretas Profundas: 1) Estacas de Madeira: Controle de execução: Locação do centro das estacas; Profundidade de cravação; Proteção da cabeça das estacas (colocação do ca

58 Fundações Indiretas Profundas: 2) Estacas Metálicas: são particularmente indicadas pela sua grande capacidade de suporte de cargas e em terrenos onde a profundidade do plano de fundação é muito variável, fácil transporte e manuseio, permitindo aproveitamento de peças cortadas e a combinação de perfis. As estacas metálicas podem ser encontradas em perfis laminados, perfis soldados, trilhos soldados ou estacas tubulares.

59 Fundações Indiretas Profundas: 2) Estacas Metálicas: Não há possibilidade de quebra e, caso seja necessário realizar emendas, essas devem ser soldadas, não devendo permitir o uso de luvas ou anéis. Vantagens: facilidade de cravação na maioria dos terrenos; facilidade de corte e emenda; atingem grande capacidade de carga; rapidez na cravação, podendo ser utilizadas em solos duros; trabalham bem à flexão; se utilizadas em serviços provisórios, podem ser reaproveitadas várias vezes.

60 Fundações Indiretas Profundas: 2) Estacas Metálicas: Desvantagens: necessita de cuidados com a corrosão do material metálico; dificuldade em avaliar a nega; custo maior em relação às estacas pré-moldadas de concreto, Strauss e Franki. Controle de execução: Locação do centro das estacas; Profundidade de cravação; Emendas; Nega*.

61 Fundações Indiretas Profundas: 2) Estacas Metálicas: *Nega é um ensaio(teste) que se faz durante a cravação da estaca, que consiste em saber o quanto a estaca penetrou para os dez últimos golpes, tirando-se a medida média de penetração da estaca que está sendo cravada(p/10 golpes). Com isso, constata-se se todas as estacas estão atingindo determinada camada resistente e obtêm-se dados para o cálculo da capacidade de carga. Quando o comprimento da estaca não for suficiente para a obtenção da NEGA é preciso emendá-la.

62 Fundações Indiretas Profundas: 2) Estacas Metálicas: Perfil em I,H Trilhos Tubulares

63 2) Estacas Metálicas: Execução: a) Cravadas por percussão- bate estaca com proteção no martelo: Bate-estaca de queda livre Bate-estaca de martelo-diesel

64 2) Estacas Metálicas: Execução: b) Içamento da estaca: Içamento

65 2) Estacas Metálicas: Execução: c) Colocação de guia da estaca p/ cravação: Guia p/cravação

66 2) Estacas Metálicas: Execução: d) Alargamento da ponta e solda dos perfis: Solda de perfís

67 2) Estacas Metálicas: Execução: e) Cravação da estaca:

68 2) Estacas Metálicas: Execução: d) Emenda dos perfis: emenda

69 2) Estacas Metálicas: Execução: e) Estaca cravada e localização do bloco de coroamento:

70 Fundações Indiretas Profundas: 3) Estacas de Concreto: 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas As estacas de concreto são indicadas para transpor camadas extensas de solo mole e em terrenos onde o plano de fundação se encontra a um a profundidade homogênea, sem restrição ao seu uso abaixo do lençol freático. Podem ser confeccionadas com concreto armado ou protendido(pro-tensão) adensado por centrifugação ou por vibração, este de uso mais comum.

71 Fundações Indiretas Profundas: 3) Estacas de Concreto: 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Tanto nas estacas vibradas quanto nas centrifugadas a cura do concreto é feita a vapor, de modo a permitir a desforma e o transporte da mesma no menor tempo possível. A seção transversal dessas estacas é geralmente quadrada, hexagonal, octogonal ou circular, podendo ser vazadas ou não.

72 3) Estacas de Concreto: 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Para não onerar o custo de transporte das estacas, desde a fabrica até a obra, o seu comprimento é limitado a 12m. Por isso, quando se precisar de estacas com mais de 12m as peças devem ser emendadas. Essas emendas podem ser constituídas por anéis metálicos ou por luvas de encaixe tipo macho e fêmea.

73 Fundações Indiretas Profundas: 3) Estacas de Concreto: 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas São largamente usadas em todo o mundo possuindo as seguintes vantagens em relação as concretadas no local e outras: boa capacidade de carga; podem ser fabricadas na própria obra; boa resistência à flexão e cisalhamento; durabilidade ilimitada; um maior controle de qualidade(fiscalização) na concretagem, e cravação; podem atravessar correntes de águas subterrâneas o que com as estacas moldadas no local exigiriam cuidados especiais.

74 Fundações Indiretas Profundas: 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Desvantagens em relação as concretadas no local são o seguinte: transporte; previsão do comprimento, com necessidade de emendas; limitação da seção e comprimento, devido ao peso próprio; dificuldade na cravação em areias compactas; tempo gasto com a necessidade de corte.

75 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Estacas hexagonal Detalhe da armadura da estaca pré-moldada

76 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Estacas pré-moldadas tubulares Estacas c ravadas c/ nega

77 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Armazenamento de Estacas Manuseio de Estacas Alça para transporte

78 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Içamento de estacas Cravação de Estacas

79 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Disposição das estacas e blocos de coroamento de acordo c/ quantidade de estacas necessárias para suportar a carga.

80 Fundações Indiretas Profundas: 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas As emendas são constituídas por anéis metálicos ou por luvas de encaixe tipo macho e fêmea.

81 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas O processo executivo de cravação pode empregar três tipos de equipamentos. a) bate-estacas por gravidade: composto de um peso que é levantado através de um guincho e que cai orientado por guias laterais; a frequência das pancadas é de 10 p / minuto; O peso do martelo: de 1,0 a 3,5 ton.

82 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas O processo executivo de cravação pode empregar três tipos de equipamentos. b) bate-estacas a vapor: composto de um peso que é levantado através da pressão de vapor obtido por uma caldeira e a queda é por gravidade; a frequência das pancadas é de 40 p / minuto; O peso do martelo: de 4,0 ton.

83 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas O processo executivo de cravação pode empregar três tipos de equipamentos. c) bate-estacas a explosão: composto de um peso que é levantado através da explosão de gases(tipo diesel) e a queda é por gravidade;

84 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação: a) Ergue-se a estaca (içamento)/guincho bate-estaca;

85 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação: b) Posiciona-se e apruma-se;

86 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação : c) Coloca-se proteção na cabeça da estaca; Proteção da cabeça da estaca Proteção da cabeça da estaca

87 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação : d) Cravação até a nega: Altura do martelo 2,0 a 1,5m: martelo abaixo falsa nega; acima quebra a estaca

88 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação : e) Medição da nega:

89 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação : e) Medição da nega: Medição da nega

90 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação: f) Final da cravação c/ a nega: Final da cravação c/ nega

91 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação : g) Cota de arrasamento: para chegar a esta cota cortase a sobra da estaca. Corte da estaca até o nível: cota de arrasamento

92 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação : h) Preparo da cabeça da estaca.

93 3.1 Estacas de concreto pré-moldadas Sequência de execução por cravação : i) Estaca preparada para bloco de coroamento(arrasada). Cota de arrasamento 0,5 m

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