Fundações diretas ou superficiais em construções de pequeno e médio porte e investigação geotecnica dezembro/2015

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1 1 Ronan Correia Projeto, Execução e Controle de Estruturas & Fundações Turma EEGYN002 Instituto de Pós-Graduação - IPOG Goiânia, 08 de Junho de Resumo Este artigo tem por objetivo principal o estudo e análise dos diferentes tipos de fundações superficiais. Serão abordados assuntos referentes ás Fundações Rasas, especificações, as definições e os fatores que contribuem para a aplicação dos tipos mais utilizados de fundação. Será dado especial destaque à fundações do tipo superficial (rasas). Apresentadas as definições, serão aprofundados as abordagens técnicas acerca de tipos de solo e recalques. Palavras-chave: Fundação. Sondagens. Projetos. Recalque. 1. Introdução Este trabalho tem por objetivo principal identificar os tipos de fundações que são usadas em nossas construções, pois sua importância é muito grande, já que toda a carga exercida pelo peso da edificação é transferida para esta parte da estrutura, que a repassa às camadas resistentes do solo, previamente detectadas pelo teste de sondagem e perfil do solo. Seguindo a ordem de definições, estudo e preparação e projeto, daremos ênfase ao procedimento das sapatas, para melhor conhecimento. Fundações são os elementos estruturais com função de transmitir as cargas da estrutura ao terreno onde ela se apóia (AZEREDO, 1988). Assim, as fundações devem ter resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes. Além disso, o solo necessita de resistência e rigidez apropriadas para não sofrer ruptura e não apresentar deformações exageradas ou diferenciais. Para se escolher a fundação mais adequada, devem-se conhecer os esforços atuantes sobre a edificação, as características e o tipo do solo e dos elementos estruturais que formam as fundações. De posse desses dados, analisa-se a possibilidade de utilizar os vários tipos de fundação, em ordem crescente de complexidade e custos (WOLLE, 1993). Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do custo total da edificação; porém, se forem mal concebidas e ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

2 2 mal projetadas, podem atingir de 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para ocaso (BRITO, 1987). Além de ser algo responsavelmente determinante para a boa estruturação de uma edificação, as fundações quando aplicadas apropriadamente, representam custos menores e com menos complicações a obra e seu curso. 2. Definições Caputo (1977) destaca que a fundação é parte de uma estrutura que transmite ao terreno a carga da obra. A solidez de uma obra depende sempre de uma fundação bem dimensionada a engenharia já evoluiu tanto a ponto de garantir que até as estruturas mais pesadas mantenham-se estáveis, sem recalques, mesmo em solos ruins. Consegue-se esse resultado através de uma variedade de sistemas, equipamentos e processos executivos, restando o desafio de identificar a maneira de execução mais adequada de acordo com as peculiaridades da obra e do terreno. O estudo de toda fundação compreende em duas etapas necessárias e distintas: a) cálculo das cargas atuantes sobre a fundação; b) estudo do terreno. Com esses dados, passa-se à escolha do tipo de fundação, tendo em vista que: 1) as cargas de estrutura devem ser transmitidas às camadas de terreno capazes de suportálas sem ruptura; 2) as deformações das camadas de solo subjacentes às fundações devem ser compatíveis com as de estrutura; 3) a execução das fundações não deve causar danos às estruturas vizinhas; 4) ao lado do aspecto técnico, a escolha do tipo de fundação deve atender também ao aspecto econômico Fundações Diretas, Rasas ou Superficiais Segundo a Norma (NBR 6122), Elementos de fundação em que a carga é transmitida ao Terreno, predominantemente pelas pressões distribuídas sob a base da fundação, e em que a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente é inferior a duas vezes a menor ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

3 3 dimensão da fundação. Incluem-se neste tipo de fundação as sapatas, os blocos, os radier, as sapatas associadas, as vigas de fundação e as sapatas corridas. A escolha do tipo a ser usado nas fundações será definida pelo profissional engenheiro a partir do resultado do estudo de sondagens e reconhecimento do solo. As fundações diretas podem ser subdivididas em rasas e profundas onde, incluem-se no primeiro tipo as sapatas, os blocos, o radier, as sapatas associadas, as vigas de fundação e as sapatas corridas. Por serem do tipo Rasas, não atingem grandes profundidades. A fundação rasa, objeto deste estudo, se caracteriza pelo fato da camada de suporte está próxima à superfície do solo (profundidade até 2,5 m) (FABIANI, s.d.), ou quando a cota de apoio é inferior à largura do elemento da fundação (BRITO 1987). Em terreno compressível, bem compactado é possível o emprego de fundação em superfície quando for econômico aprofundarem-se as fundações de tal forma que o peso do terreno escavado e retirado, para a construção, seja aproximadamente igual ao peso total da construção. A figura 1 mostra alguns tipos de fundação. Fundações Diretas (a) Bloco (b) Sapata (c) Sapata corrida (d) Radier Alicerces - são Figura 1 - Tipos de funadações Fonte: Hachich et al, estruturas executadas pelo assentamento de pedras ou tijolos maciços recozidos, em valas de pouca profundidade, e largura variando conforme a carga das paredes. Bloco Elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura. Pode ter suas faces verticais, inclinadas ou escalonadas e apresentar normalmente em planta ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

4 Onde: a = uma das dimensões do bloco. a0 = a dimensão do pilar na mesma direção. seção quadrada ou retangular. Suas faces podem ser verticais, inclinadas ou escalonadas, com base quadrada ou retangular. De acordo com o NBR , são considerados rígidos os blocos que, assim como as sapatas, a altura h respeita a relação: h a a0 3 4 Sapata Elemento de fundação superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego da armadura. Pode possuir espessura constante ou variável, sendo sua base em planta normalmente quadrada, retangular ou trapezoidal. (Figura 2) A norma reconhece ainda outros tipos de sapatas: Sapata corrida ou contínua elemento de concreto armado com espessura variável ou constante, base retangular, quadrada ou trapezoidal comum a vários pilares cujos centros em planta sejam desalinhados. Sapata associada elemento de fundação utilizado quando a mesma carga é comum a vários pilares, mesmo estes não possuindo seu centro de cargas no mesmo alinhamento. Viga alavanca elemento de fundação superficial comum a vários pilares, cujos centros, em planta, estejam situados no mesmo alinhamento. Usualmente conhecidos como vigas baldrames. Figura 2 - Fundação Tipo Sapata rasa Fonte: revista de arquitetura e construção, Jun 2003 Figura 3 - Fundação Tipo Radier Fonte: Revista Arquitetura e Construção, Jun 2003 Radier Os radiers são produzidos geralmente em solos de baixa resistência onde se utiliza uma grande área de apoio para contrabalancear a baixa resistência do terreno. São de custo geralmente elevado se comparado com os outros tipos de fundações rasas, e dependendo das ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

5 5 características do solo a fundação pode não acompanhar por igual os recalques do solo o que acabará em danos a estrutura. (Figura 3) São fundações que recebe a carga de todos os pilares da obra. Para Alonso (1993), este tipo de fundação só é vantajoso quando a área ocupada pela fundação abranger no máximo de 50 a 70% da área disponível do terreno. Enfatiza que não se deve executar tal tipo de fundação em caso do solo ser considerado aterros que não receberam a devida compactação, solos como argilas moles, areias fofas e onde haja existência de água. O fato de o radier ser uma peça inteiriça pode lhe conferir uma alta rigidez, o que muitas vezes evita grandes recalques diferenciais (BRITO 1987). 3. Sondagens É um procedimento geotécnico feito para que se possa analisar o tipo de solo a ser implantada uma fundação. É um procedimento bastante utilizado na construção civil, também conhecido como Sondagem à percussão, que tem como objetivo conhecer o tipo de terreno (argila, areia, rocha e etc.), as camadas que constituem os solos, suas resistências, nível do lençol freático e outras características que permitirão definir e dimensionar o tipo de fundação mais adequado da obra ou até mesmo, decidir pela necessidade de estudos geológicos mais aprofundados. O uso de métodos racionais de analises aplicadas a soluções de Projetos Geotécnicos pressupõe o conhecimento do solo, suas propriedades e comportamentos obtidos através de ensaios in situ (SCHNAID 2000). Em uma sondagem pretende-se conhecer: - O tipo de solo atravessado com a retirada de uma amostra deformada a cada metro perfurado; - Resistência (N) oferecida pelo solo à cravação do amostrador - padrão a cada metro perfurado. - A posição do nível ou dos níveis d água, quando encontrados durante a perfuração. Segundo Schnaid(2000), o ensaio SPT constitui-se em uma medida de resistência dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento. A perfuração é realizada por tradagem e circulação de água utilizando um trepano de lavagem com ferramenta de escavação. Amostras representativas do solo são coletadas a cada metro de profundidade por meio de amostragem padrão, de diâmetro externo de 50mm. O procedimento de ensaio consiste na cravação deste amostrador no fundo de uma escavação (revestida ou não) usando um peso de 65kg, caindo de uma altura de 750mm (ver Figuras 4 e 5). O valor NSPT é o número de ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

6 6 golpes necessário para fazer o amostrador penetrar 300mm após uma cravação inicial de 150mm. Figura 4 Ilustração do ensaio SPT Fonte: Schnaid, As vantagens deste ensaio com relação aos demais são: simplicidade no equipamento, baixo custo e obtenção de um valor numérico de ensaio que pode ser relacionado com regras empíricas de projeto (SCHNAID, 2000). Figura 5 - Seção esquemática do amostrador Fonte: Schnaid, 2000 A interpretação dos resultados para fins de projetos geotécnicos pode ser obtida mediante duas abordagens distintas: a) Métodos indiretos: nesta abordagem os resultados do ensaio são utilizados na previsão de parâmetros constitutivos, representativos do comportamento do solo. b) Métodos diretos: resultados de SPT são aplicados diretamente na previsão de capacidade. Conforme o NSPT encontrado nas sondagens, é possível determinar a classificação dos solos conforme Tabela encontrada da NBR 6484/01. ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

7 7 Cargas Admissíveis ABNT, 2001 Todo o solo de apoio de fundação apresenta uma carga admissível, carga essa que não deve ser ultrapassada para que não haja colapso ou problemas de ordem estrutural posteriormente. Oliveira (1985, p. 39) afirma que a carga admissível... é a maior carga transmitida pela fundação que o terreno admite, em qualquer caso, com adequada segurança à ruptura e sofrendo deformações compatíveis com a sensibilidade da estrutura aos deslocamentos da fundação. Barata (1980, p. 115), afirma, no caso de fundações diretas, tanto se trabalha com carga Q, como com pressões médias p, sendo a pressão média. Tensão Admissível do Solo Na visão de Schnaid (2000), alguns projetos de fundação envolvem a estimativa da tensão admissível que pode ser aplicada no terreno. Esta pode ser representada pela multiplicação do valor de k do solo pelo valor do NSPT, conforme equação abaixo. σadm = k. Nspt O valor k é dependente do tipo de solo, da geometria do caso e dos recalques que podem ocorrer. Esses três fatores tornam k um valor genérico. Este, portanto, deve ser visto com certa ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

8 8 cautela. Schnaid (2000) apresenta muma tabela da magnitude nas tensões admissíveis para anteprojetos, criada por Milititsky e Schnaid em Projeto Tensão admissível para solos coesivos Fonte: Schnaid, 2000 Fundações são elementos estruturais cuja função é transmitir as cargas da estrutura para o terreno onde ela se apóia, essa definição já é bem conhecida e é a partir dela que se desenvolve um Projeto de Fundação. Leva-se em consideração todas as analises que se possa ter para elaborar um bom projeto de acordo com as reais necessidades do solo e da edificação. O sistema de fundações é formado pelo elemento estrutural do edifício que fica abaixo do solo (podendo ser constituído por bloco, estaca ou radier, objetos deste estudo) e o maciço de bloco envolvente sob a base e ao longo do fuste. Convencionalmente, é repassado ao projetista de fundação as cargas que serão transmitidas aos elementos de fundação. Confrontando essas informações com as características do solo onde será edificado, conhecidas através de testes de sondagens (por isso a necessidade da Sondagem SPT), o projetista de fundações calcula o deslocamento desses elementos e compara com os recalques admissíveis da estrutura, ou seja, primeiro elabora-se o projeto estrutural e depois o projeto de fundação. Quando o projeto estrutural é elaborado, em separado do projeto de fundação, considera-se, durante o dimensionamento das estruturas, que a fundação terá um comportamento rígido, indeslocável. Essas fundações, quando carregadas, se deformam e resultam deslocamentos verticais (recalques), horizontais e rotações, prejudicando a hipótese usual de apoios indeslocáveis, contribuindo para uma redistribuição de esforços nos elementos da estrutura. Segundo VELLOSO e LOPES (2004, pg.13), os elementos necessários para um bom projeto de fundação são: ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

9 9 - Levantamento topográfico; - Dados sobre taludes e encostas no terreno; - Dados sobre erosão; - Investigação do solo (preliminar e complementar); - Dados ecológicos e Geotécnicos; - Tipo e uso que terá a obra; - Sistema construtivo; - Cargas; - Número de pavimentos, carga media por pavimento; - Tipo de estruturas e fundações; - Desempenho das fundações; - Possíveis conseqüências de escavações e vibrações provocadas pela obra, (sobre as construções vizinhas). YOPANAN (2008) complementa estes documentos para compor um projeto: - Relatório de execução de sondagem; - Planta de locação dos pilares e das cargas que serão transmitidas ao solo; - Parecer Técnico de fundações, definindo o tipo da fundação; - Planta de locação do tipo de fundação definida; - Planta de fôrma de toda a fundação; - Planta de armação das vigas baldrames. Seguindo todas essas informações é possível calcular de forma mais econômica e correta, o tipo de fundação própria a cada edificação. Alguma deformação que o solo venha a sofrer acaba abalando as fundações e conseqüentemente a estrutura da obra, os chamados recalques. Sapatas Fundação do tipo SAPATA, é um elemento de fundação de concreto armado. Diferentemente dos blocos que trabalham a compressão simples, as sapatas trabalham a flexão. Sendo executadas utilizando armaduras, de forma a resistir a esforços de tração, as sapatas têm, em geral, uma altura menor que os blocos. Considerada fundação rasa ou direta, a sapata transmite a carga da edifícação ao terreno através das pressões distribuídas sob sua base. As fundações superficiais estão assentadas a uma profundidade de até duas ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

10 10 vezes a sua menor dimensão em planta. As sapatas se dividem de acordo com as necessidades de cada terreno. SAPATAS Isoladas Corridas Associadas Alavancadas Sapatas Isoladas - São aquelas fundações superficiais que transmitem para solo, através de sua base, a carga de um pilar ou um conjunto de pilares. Transmite ações de um único pilar, que pode estar centrado ou excêntrico; pode ser retangular, quadrada, circular, etc., Em geral é a mais utilizada, por ser mais econômica e pelo fato de consumir menos concreto e exigir trabalho mais simples no desenvolver das fôrmas. Em caso de uso dos pilares circulares ou quadrado, a sapata deve ter seu centro de gravidade coincidente ao centro de cargas do pilar. Sapatas Corridas - A sapata corrida é um tipo de fundação contínua que recebe a carga das paredes e apoia-se diretamente sobre o terreno. Têm formato de viga e pode ser feita de concreto simples ou armado, solocimento e canaletas, onde a transferência de carga é feita linearmente. As sapatas corridas são sucedâneas dos alicerces, para paredes mais carregadas ou solos menos resistentes e trabalham a flexão, ao contrario dos alicerces que trabalham a compressão simples. Detalhes Construtivos da Sapata Corrida A largura da base da sapata deve ser, no mínimo, o dobro, da largura da parede que sobre ela repousa. A altura, deste a base da sapata até a base da parede, ser pelo menos igual a 2/3 da espessura da parede na sua base. Abaixo da base da sapata de alvenaria, deve ser executada uma placa de concreto armado, em trechos em nível, moldada in loco, de no mínimo 10cm de espessura de cada lado da sapata de alvenaria, ao fundo da vala deve ser nivelado e apiloado e revestido com uma camada de 10cm de concreto magro. Sapatas Associadas - São aquelas que transmitem as ações de dois ou mais pilares adjacentes. São utilizadas quandonão é possível a utilização sapatas isoladas para cada pilar, ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

11 11 por estarem muito próximas entre si, o que provocaria a superposição de suas bases (em planta). Convém empregar uma única sapata para receber as ações de dois ou mais pilares. O centro de gravidade da sapata normalmente coincide com o centro de aplicação das cargas dos pilares. Para condições de carregamento uniformes e simétricas, as sapatas associadas resultam em uma sapata corrida simples, de baseretangular. Entretanto, quando as cargas dos pilares apresentam diferenças relevantes, a imposição de coincidir o centróide da sapata com o centro das cargas dos pilaresconduz ou a uma sapata de base trapezoidal (em planta) ou a sapatas retangulares com balanços livres diferentes (em planta). Nesse caso convém empregar uma única sapata para receber as ações de dois ou mais pilares. Usualmente, as sapatas associadas são projetadas com viga de rigidez(enrijecimento), cujo eixo passa pelo centros de cada pilar. Sapatas Alavancadas - São aquelas que interligadas por uma viga alavanca ligada entre duas sapatas. É muito utilizada em divisa de terrenos ou quando existe algum obstaculo impossibilitando a proximidade da fundação. A peça nao consegue ter o centro de gravidade e o centro das cargas coincidentes. Para compensar a excentricidade das cargas é necessario transferir parte dos esforços para uma sapata proximo ao meio de uma viga alavancada. 4.1-Considerações sobre o dimensionamento Para que seja dimensionada e escolhida o tipo da fundação a ser empregada, devem-se analisar todos os elementos que estejam envolvidos, tais como, as cargas estruturais a serem lançadas na fundação e o tipo de solo a no qual serão descarregadas essas cargas. Essa informação é fornecida através do estudo de sondagem deste solo, o que ajudará a evitar futuros problemas e até mesmo rupturas, fissuras e rachaduras na edificação. A capacidade de carga de um solo, σr, é a pressão que, aplicada ao solo através de uma fundação direta, causa a sua ruptura. Alcançada essa pressão, a ruptura é caracterizada por recalques incessantes, sem que haja aumento da pressão aplicada. A pressão admissível σadm de um solo, é obtida dividindo-se a capacidade de carga σr por um coeficiente de segurança η, adequado a cada caso. σadm = σr η A determinação da tensão admissível dos solos é feita através das seguintes formas: Pelo cálculo da capacidade de carga, através de fórmula teórica; Pela execução de provas de carga; ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

12 12 Pela adoção de taxas advindas da experiência acumulada em cada tipo de região razoavelmente homogênea. Os coeficientes de segurança em relação à ruptura, no caso de fundações rasas, situam-se geralmente entre 3 (exigidos em casos de cálculos e estimativas) e 2 (em casos de disponibilidade de provas de carga). O reconhecimento do solo para efeito de instalação de uma infra-estrutura, inicialmente é feita mediante sondagem a percussão (SPT), em pontos escolhidos e distribuídos na área em estudo a uma profundidade que inclua todas as camadas dos solos que poderão ser influenciadas pelos carregamentos suportados pela fundação (MORAES,1976). Segundo ainda MORAES, o número de furos de sondagem vai depender da dimensão da área ocupada pela obra, devendo ser previsto um mínimo de furos, como mostra a tabela abaixo. Tabela Número de pontos de sondagens de acordo com a área construída - Fonte: Moraes, 1976 Dimensionamento das fundações superficiais (Tipo Sapata Isolada) A área da sapata isolada é dimensionada em função da carga aplicada [p] (carga de pilares ou apoio de vigas baldrames) e a resistência do solo (σ). Onde: Asap = p σs Nota: A σs é obtida pelo SPT (N) da sondagem. Asap= Área da sapata. p = Carga sobre a sapata. σs= Tensão admissível do solo. ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 Figura 6 - Ilustração da sapata Fonte: Yopanan, 2008.

13 13 Para a sapata quadrada, aplica-se a formula seguinte: Sapata retangular: A = B = A sap - Normalmente usada para pilares retangulares; - Relação entre as dimensões A e B são mais econômicas; - Os momentos fletores devem ser iguais em relação as faces a e b do pilar. Ma = Mb A-B = a-b Asap = AxB Do sistema temos: B = (b + a) 2 + (b + a)2 4 + A sap Figura 7 Momento Fletor max. da seção Fonte: Yopanan, A = A sap B Momento Fletor da Sapata - Na (fig.7 e 8), a tensão (σs) aplicada pela sapata ao solo, é a responsável pela flexão das sapatas. - A resultante da reação do solo é igual a carga (P) aplicada pelo pilar. Figura 8 Momento Fletor max. da seção Fonte: Yopanan, ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

14 14 a) A escolha do tipo de fundação é definida através do laudo de sondagem. O critério usado para fundações superficiais é N 8, para profundidade ate 2m. b) Determinação da resistência do solo (σs) usando a tabela do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas) para o tipo de solo predominante no primeiro metro, número de golpes (spt), taxa do solo (kgf/cm²). c) Dimensionamentos de sapatas: Asap = p σs SAPATAS QUADRADAS A = B = A sap SAPATAS RETANGULAR B = (b+a) 2 A = A sap B + (b+a)2 4 Calculo da punção (τ) + A sap Apunção= 2[(a + h) + (b + h)] x h Onde: Asap= Área da sapata. p = Carga sobre a sapata. σs= Tensão admissível do solo. A e B = Lados da sapata. a e b = Faces do pilar. τ = P A punção Onde: P = Carga aplicada. a e b = Dimensão do pilar. h = Altura da sapata. Altura da sapata adotada 30% do lado maior, sendo que a sua dimensão não pode ser menor ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

15 15 que 0,60m para obras de pequeno porte e 0,80m para as de maior porte. d) Dimensionamento da armação - Cálculo do momento fletor máximo paralelo ao lado menor da sapata. - Cálculo do momento fletor máximo paralelo ao lado maior da sapata. Cálculo da armação para Ma paralelo ao lado (A). A s = Ma bw+d² d = h-3cm A s = Onde: Ma 2500 x d As= Área da armação necessária. Ma = Momento fletor atuante. bw = Largura da seção. d = Altura útil da seção. a e b = Faces do pilar. O coeficiente C não deverá ser superior ao valor: C lim = 0,14 fck Onde: fck = resistência característica do concreto estipulada no projeto. Caso o valor de A s = M b x d² seja maior que C lim, deverá ser aumentada a altura da sapata. A A s mais econômica gira entre 15 e 20 kgf/cm² onde a armação é calculada pela relação: A s = 2m fy x d Normalmente é usada para armação do concreto armado o aço CA50, e como a tensão de ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

16 escoamento do aço é fy= kgf/cm² Logo a relação será simplificada para: M A s = 2500 x d Recalque Recalque, na área da Engenharia Civil, significa um fato que ocorre quando uma edificação sofre um rebaixamento devido ao adensamento do solo(diminuição dos seus vazios) sob sua fundação. É um desnivelamento de uma estrutura, piso ou terrapleno, devido à deformação do solo. Todos os tipos de solos, quando submetido a uma carga, sofrem recalques, inevitavelmente, em maior ou menor grau, dependendo das propriedades de cada solo e da intensidade do carregamento. Os recalques geralmente tendem a cessar ou estabilizar após certo período de tempo, mais ou menos prolongado, e que depende das peculiaridades geotécnicas dos solos. Por exemplo, recalques em solos arenosos, podem se estabilizar em poucas horas ou dias, já o recalque em solos argilosos moles tendem a cessar ou estabilizar somente após algumas décadas. O aparecimento de trincas e fissuras generalizadas nas alvenarias das construções, decorrentes de recalques diferenciais em solos colapsíveis, exige reparações muitas vezes incompatíveis com o baixo custo dessas moradias, inviabilizando economicamente sua recuperação estrutural. Em solos argilosos moles, em virtude da elevada magnitude dos recalques diferenciais, o fator econômico também pode se tornar um obstáculo para a recuperação total ou parcial dos edifícios de modo a garantir as mesmas condições de funcionalidade e desempenho estrutural antes da ocorrência dos recalques. Na movimentação das fundações, segundo Milititsky, Jarbas; Consoli, Nilo Cesar e Schnaid, Fernando, Oficina de Textos/2008: A manifestação reconhecível de ocorrência de movimento das fundações é o aparecimento de fissuras nos elementos estruturais. Toda vez que a resistência dos componentes da edificação ou conexão entre elementos for superada pelas tensões geradas por movimentação, ocorrem fissuras. ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

17 17 Figura 9 Fissuras típicas causadas por recalques de fundações de pilares internos (MILITITSKY, Jarbas; CONSOLI, Nilo Cesar; SCHNAID, Fernando; Patologia das Fundações, pag. 24; São Paulo, 2008) 5.1 Recalques repentinos e de grandes proporções em solos colapsíveis São chamados colapsíveis os solos que, quando submetidos a um determinado tipo de carregamento (por exemplo, peso de uma construção) e umedecidos por infiltração de água de chuva, vazamentos em rede de água e de esgoto ou ascensão do lençol freático sofrem uma espécie de colapso da sua estrutura. Este tipo de recalque é chamado de colapso e o solo é classificado como colapsível. Os colapsos de solo podem ocasionar notáveis trincas e fissuras nas alvenarias das construções, podendo causar inclusive sérios danos e comprometimento estrutural nas edificações e sua posterior interdição. As regiões tropicais apresentam condições ideais para o desenvolvimento de solos colapsíveis, principalmente em locais onde se alternam estações de relativa seca e de precipitações intensas ou em regiões áridas e semiáridas. Possíveis causas de Recalques Falta de homogeneidade do solo; Consolidação do aterro carregado, onde nas camadas mais altas de aterro recalcam mais do que as baixas; Rebaixamento do lençol freático; o lado da edificação, que se localiza onde houver maior rebaixamento do lençol sofre mais danos; Presença de água nas fundações aumentando a deformabilidade em solos argilosos; Fundações rasas pode causar recalques nas sapatas diminuindo a capacidade resistente do solo de apoio; Recalque por adensamento em solos de menor valor do SPT adotado abaixo da cota de apoio da fundação; Recalque na fundação menor, devido ao bulbo de pressão por uma obra maior onde causa recalque na obra de menor porte; ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

18 18 Recalque desbalanceado estruturalmente causado por sobre carregamento de uma sobre a outra; Recalque devido a movimento de corpo rígido a fissura, aparecendo na justaposição entre as obras. A diferença entre os recalques de dois elementos de uma fundação denomina-se recalque diferencial. O recalque diferencial impõe distorções aos elementos estruturais das edificações de tal forma que, dependendo de sua magnitude, poderão gerar fissuras ou trincas na mesma. 5.2 Recalque diferencial devido a erros na execução: Recalque nas fundações superficiais em função da presença de lama ou terra solta na base da sapata; Recalque de sapatas sobre areia causada por vibrações de fundação profunda cravada na vizinhança. Defini-se recalque como sendo o deslocamento vertical para baixo sofrido pela base da fundação em relação à superfície devido adensamento do solo. Figura 10 Recalques A Torre de Pisa, é um exemplo clássico de obra que promoveu um grande adensamento do solo sob suas fundações gerando um elevado nível de recalque diferencial. Outro exemplo bastante citado no Brasil são os prédios na orla da cidade de Santos. ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

19 19 Figura 11 Recalques diferenciais na Torre de Pisa, e em edificações construídas sobre sedimentos de argilas moles na orla de Santos (Fonte: Hachich, 1997) Recalques Imediatos O cálculo de recalque para solos não coesivos (solos granulares), solos para os quais a teoria do adensamento não é aplicada (argilas e siltes não saturados), e o recalque por distorção de solos argilosos saturados pode-se calcular através da seguinte equação, baseada na teoria da elasticidade. W z tan Onde: M B. L 1. q = tensão média aplicada B = menor dimensão da sapata Es = módulo de elasticidade do solo M = momento aplicado E L = maior dimensão da sapata Iw e Im = fatores de influência 2 Z dz 1. Z. E = ângulo de rotação da sapata com a horizontal s. I Valores de Influência para cálculo de Recalques Imediatos 2 m x y 2 1 W I q. B.. I E s W ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

20 Tabela - fator de influencia Iρ Fonte: Perloff e Baron 1976 apud Cintra el al, 2003 Forma Sapata flexível - Iw Sapata rígida Centro Borda Média Iw Im Circular 1,00 0,64 0,85 0,79 6,0 Quadrada 1,12 0,56 0,95 0,82 3,7 Retangular: 1,36 0,68 1,15 1,06 4,12 L/B = 1,5 L/B = 2 1,53 0,77 1,30 1,20 4,38 L/B = 5 2,10 1,05 1,83 1,70 4,82 L/B = 10 2,54 1,27 2,25 2,10 4,93 L/B = 100 4,01 2,00 3,69 3,40 5,06 20 MÉTODO DE TERZAGHI E PECK (1948). Terzaghi e Peck (1948, 1967, apud VELLOSO & LOPES, 2010) propõem a seguinte formulação para obtenção de uma tensão aplicada ao solo associada a um recalque de1 polegada: Onde: q adm = tensão em kgf/cm², que produz s = 1 ; q adm = 4,4 ( N ) (B 10 2B ) B = menor dimensão em pés do elemento de fundação (B _ 4 ); N = índice de resistência a penetração Nspt na profundidade de assentamento da fundação. No caso de um nível d água superficial ou próximo a profundidade de assentamento, recomenda-se a redução do valor de q adm pela sua metade. 2 Modelo mecânico de Terzaghi O processo de consolidação é explicado, freqüentemente, com um sistema idealizado por Terzaghi, onde o solo é representado por uma mola cuja deformação é proporcional à carga sobre ela aplicadao solo saturado pode então ser imaginado como uma mola dentro de um cilindro cheio de água. O cilindro tem um pequeno furo no seu êmbolo, por onde a água pode sair lentamente representando assim a sua baixa permeabilidade. ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

21 21 Figura 12 Modelo mecânico de Terzaghi Teoria do adensamento de solos de Terzaghi em analogia com um sistema mecânico. O modelo mecânico de Terzaghi, representado na figura acima, tem seu funcionamento conforme descrito a seguir. 1. O cilindro cheio d'água, e com a mola dentro, estão em equilíbrio e representam o solo saturado; 2. É aplicado um carregamento sobre o pistão. Nesse momento a água é que sustenta toda a carga, pois ela pode ser considerada incompressível; 3. À medida que a água é drenada pelo orifício, parte do carregamento passa a ser suportado pela mola que vai encolhendo e aumentando sua resistência. O solo está adensando; 4. O sistema volta ao equilíbrio pois a pressão da água foi toda dissipada e a mola, que representa a estrutura sólida do solo, suporta a carga sozinha. É o fim do adensamento. 6. Conclusão Tomando conhecimento de todas as definições, pode-se concluir com maior certeza de que o melhor tipo de fundação é aquele que suporta as cargas da estrutura com segurança e se adéqua aos fatores topográficos, tipos de solos, aspectos técnicos e econômicos. A interação entre os projetos estrutural e o projeto de fundações é de fundamental importância para a execução de uma fundação segura e bem elaborada, onde, uma vez que hajam mudanças em um projeto, imediatamente ocorrem alterações no outro. Com estudos de solo e a elaboração dos projetos em conformidade com as normas técnicas e respeitando todas as margens de segurança, é possível ter umas fundações coerentes com as necessidades da edificação, reduzindo ao máximo o risco de ocorrência de recalques futuros. A realização prévia de uma investigação geotécnica para conhecer as características do solo que as fundações atravessarão é imprescindível, não somente para poder estar visando evitar ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015

22 22 as ocorrências de recalques indesejáveis e garantir um bom desempenho dos sistemas de fundações, mas sim evitar danos imensurável ao meio ambiente e também econômico, pois algumas edificações possuem trincas e fissuras muito grandes sendo a sua reparação incompatível com o custo destas construções Referências Bibliográficas BIANCHIN, Deni. Fundações Para Bases De Silos Metálicos De Fundo Plano Disponivel:emhttp://bibliodigital.unijui.edu.br:8080/xmlui/bitstream/handle/ /1803/ TCC%20Denis%20Bianchin%20-% pdf?sequence=1_arquivo.pdf. Acessado em 20/04/2015. CAPUTO,H. P.Mecânica dos Solos e suas aplicações. (Vol.1-5). Editora Livros Técnicos e Científicos S.A. Rio de Janeiro, 1982 CINTRA, J.C.A.; AOKI, N.; ALBIERO, J.H. - Fundações Diretas: Projeto Geotécnico.Editora Oficina de Textos, São Paulo, MILITITSKUY, Jarbas. CONSOLI, Nilo Cesar. SCHINAID, Fernando. Patologia das Fundações, Editora PINI, São Paulo, Maio, 2007 REBELLO, Yopanan C. P. - Fundações - Guia Prático de Projeto, Execução e dimensionamento, Zigurate Editora, São Paulo, VELLOSO, Dirceu A. LOPES, Francisco R. FUNDAÇÕES Nova Ed. - São Paulo, oficina de texto Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR ISSN Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015