Unidade: Fundações. Unidade I:

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1 Unidade I: 0

2 Unidade: Fundações 1 Definição Fundações são elementos estruturais cuja função é a transferência de cargas da estrutura para a camada resistente de solo. Possuem inegável importância estrutural e representam de 4 a 10 % do valor global de uma obra. Se não bem projetadas, podem inviabilizar um projeto, chegando até 20% do custo total de uma obra.(sabattini et al, 2006) 1.2 Classificação As fundações podem ser classificadas em: Fonte: Barros, Fundações Diretas Rasas As Fundações Diretas Rasas são aquelas em que a transmissão da carga ao solo acontece pela base da fundação numa cota inferior a 2,00 metros 1

3 de profundidade.são indicadas para solos com boa resistência superficial. Para exemplificar, podemos classificar as Sapatas e o Radier como tipos de Fundação Direta ou Rasa. Sapata Alicerces/Blocos Radier Fonte: Sabattini et al, Blocos de Fundação - Utilizado para pequenas cargas; - São elementos estruturais de grande rigidez, que trabalham predominantemente a compressão simples; - Elementos estruturais isolados ligados por uma viga baldrame; - Executados em concreto simples, blocos ou pedras de mão (pedra argamassada); - Utilizados geralmente quando a camada resistente de solo encontra-se a 0,5 e 1,0 metro de profundidade. Fonte: Sabattini et al,

4 1.3.2 Alicerces - Define-se Alicerces como elementos de fundação que são corridos, ou seja, acompanham todas as alvenarias da edificação; - São constituídos basicamente dos mesmos materiais dos Blocos de Fundação; - Trabalham predominantemente a compressão simples; - A diferença entre os Alicerces e os Blocos de Fundação é que os Blocos são isolados, ligados pela viga baldrame, e os alicerces são corridos ao longo das alvenarias da edificação. Fonte: Barros, Processo Executivo dos Blocos e Alicerces Pela similaridade, o processo de execução pode ser descrito como: - escavação: executar a abertura da vala; - promover a compactação da camada de solo resistente, apiloando o fundo; - colocação de um lastro de concreto magro de 5 a 10 cm de espessura; - execução do embasamento, que pode ser de concreto, alvenaria e pedra; - construir uma cinta de amarração que tem a finalidade de absorver esforços não previstos, suportar pequenos recalques, distribuir o carregamento e combater os esforços horizontais. A cinta de amarração pode ser de concreto 3

5 armado; - camada impermeabilizante: sua função é evitar a subida da umidade por capilaridade para a alvenaria de elevação, sua execução deve evitar descontinuidades que poderão comprometer seu funcionamento. São diversos os sistemas de impermeabilização empregados, sendo hoje muito comum o emprego de argamassas poliméricas ou mesmo emulsões asfálticas ou acrílicas. A impermeabilização deverá se estender pelo menos 10 cm para baixo do topo da alvenaria de embasamento; -Controlar a cota de fundo, locação dos eixos e a limpeza da vala (Barros, 2003) Sapatas São utilizadas em terrenos cuja resistência superficial permite a transmissão dos esforços pela base da fundação. São elementos estruturais que trabalham à flexão, portanto, são confeccionados em concreto e levam armadura, para absorção destes efeitos Sapatas Isoladas Transmitem para o solo a carga proveniente de um pilar ou de um conjunto de pilares; Geralmente são travadas entre si com uma viga baldrame, para compensação dos esforços na fundação. Sapata Isolada Fonte: Barros,

6 O processo produtivo da sapata pode ser resumido em: 1 forma para rodapé, com folga de 5 cm para execução do concreto magro; 2 posicionamento das fôrmas, de acordo com a marcação executada no gabarito de locação; 3 preparo da superfície de apoio; 4 - colocação da armadura; 5 posicionamento do pilar em relação à caixa com as armações; 6 colocação das guias de arame, para acompanhamento da declividade do concreto; 7 concretagem: a base poderá ser vibrada normalmente, porém para o concreto inclinado deverá ser feita uma vibração manual, isto é, sem o uso do vibrador (Barros, 2003) Sapata Corrida São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes, transmitindo as cargas por metro linear. São constituídas por armadura e concreto com baixo slump. Corte Esquemático Sapata Corrida. Fonte: Barros,

7 Sapata Associada As sapatas isoladas são mais econômicas. Quando no projeto, pela proximidade, há a sobreposição de duas ou mais sapatas, executa-se uma Sapata Associada, que possui uma Viga de Rigidez que compensa os esforços entre os dois pilares. Fonte: Barros, Sapata Alavancada O centro de gravidade de uma sapata coincide sempre com o centro de gravidade do pilar. Quando isso não acontece, seja por uma interferência ou uma divisa, gera-se uma excentricidade que precisa ser compensada; Dá-se o nome de Sapata Associada quando se associa um conjunto de sapatas para compensar esta excentricidade. Fonte: Barros,

8 Controles de Execução das Sapatas - locação do eixo da sapata e do eixo do pilar; - cota do fundo da vala; - limpeza do fundo da vala; - nivelamento do fundo da vala; - dimensões das formas; - armaduras da sapata e arranques Radier Quando a área total das sapatas isoladas corresponder a mais de 50% da área da edificação, torna-se inviável a utilização de sapatas isoladas, e assim indica-se o uso de Radier. Define-se Radier como um grande bloco de concreto armado, esbelto, que trabalha como uma grande laje de apoio, distribuindo a carga da edificação ao longo de toda sua base. Fonte: Barros, Controles de Execução dos Radiers: - Cota do fundo da escavação; - Locação do eixo dos pilares; - Colocação dos componentes hidráulicos a serem concretados / componentes de passagem. 7

9 1.4 Fundações Diretas Profundas As Fundações Diretas Profundas são aquelas em que a transmissão da carga ao solo acontece pela base da fundação numa camada de solo inferior, exclusivamente pelo efeito de ponta. Podemos classificar os tubulões como exemplo deste tipo de fundação, utilizado em obras de grande porte Tubulão a Céu-Aberto Indicado para locais com solos de boa resistência (coesivos) e sem a presença de água. Trata-se de um poço, aberto manualmente, cujas laterais são revestidas de anéis de concreto, aço ou tijolos. O fuste é cavado até a cota desejada e a base é posteriormente alargada. Fonte: Barros, Tubulão a Ar-Comprimido Indicado para locais com solos de baixa resistência (não-coesivos) e com a presença de água. Utiliza-se um equipamento chamado câmara de compressão. Injeta-se ar comprimido dentro da campânula, e a pressão interna, maior que a externa, impede a entrada de água na escavação. O processo construtivo é idêntico ao do Tubulão a Céu-Aberto, porém utiliza-se também a câmara de compressão. Os operários envolvidos nesta operação podem sofrer consequências em função da alta pressão exercida 8

10 pelo equipamento, sendo assim, eles passam por uma câmara de descompressão lenta, por um período de 15 minutos, antes de saírem para a pressão ambiente. Fonte: Barros, Controle de Execução dos Tubulões: - Locação do Centro do Tubulão; - Cota do fundo; - Verticalidade do componente; - Alargamento da base. 9

11 1.5 Fundações Indiretas As Fundações Indiretas são aquelas em que a transmissão da carga ao solo acontece predominantemente pelo atrito lateral, em camadas inferiores de solo. Podemos elencar como alguns exemplos de Fundações Indiretas: -brocas; -estacas de madeira; -estacas metálicas; -estacas de concreto pré-moldadas; -estacas de concreto moldadas in loco: -strauss -Franki -Raiz Brocas É um dos tipos de fundação mais aplicados para obras de pequeno e médio porte. São estacas executadas in loco, com o auxílio de um trado de 4 facas, que executa um furo de 15 a 30 cm de diâmetro no solo, que recebe armadura, e posteriormente é preenchido com concreto. Possui algumas restrições técnicas: -Baixa capacidade de carga; -Perigo da mistura de solo com o concreto; -Não existe garantia da sua verticalidade; -Só pode ser executada acima do lençol freático; -Comprimento máximo de 6 metros (limitação do comprimento do trado). 10

12 Escavação de uma broca. Fonte: Controle de Execução das Brocas: - locação do eixo; - verticalidade; - presença de materiais estranhos Estacas de Madeira É um tipo de fundação provisória constituída por troncos de madeira cravados com bate-estacas de pequeno porte. Devem estar preferencialmente submersas em água para evitar ataque de agentes biológicos. As madeiras mais utilizadas são Eucalipto, Aroeira, Ipê e Guarantã (Barros, 2003). Controles de Execução das Estacas de Madeira - locação dos eixos; - profundidade da cravação conforme projeto; - proteção da cabeça das estacas (capacete). 11

13 1.5.3 Estacas Metálicas As Estacas Metálicas podem ser perfis laminados, perfis soldados, trilhos soldados ou estacas tubulares. Possuem facilidade de serem cravadas em quase todos os tipos de terreno, fácil corte e emenda. Atingem grande capacidade de carga e trabalham bem à flexão. Nas obras provisórias, possuem facilidade de serem reaproveitadas (Barros, 2003). Içamento e cravação de estacas metálicas. Fonte: Sabattini et al, Controles de execução das Estacas Metálicas: - profundidade requerida no projeto; - emendas; - nega; - controle da cravação. 12

14 1.5.3 Estacas Pré-moldadas de Concreto As estacas pré-moldadas de concreto são fabricadas em concreto armado ou protendido. Possuem limitação de comprimento em função do transporte até o canteiro de obra, e dependendo da profundidade requerida, precisam de emendas que podem ser feitas por: - Luvas de simples encaixes; - Luvas soldadas; - Luvas metálicas com travamento utilizando pinos e cola epoxi (o mais indicado); - Apresenta-se em várias seções: quadrada, circulares, circulares centrifugadas, duplo T, etc. O processo de cravação mais utilizado é o de cravação dinâmica, que gera ruído e impacto na vizinhança. Em campo, quando o elemento atinge a profundidade para a qual foi projetado, verifica-se a nega da estaca. Trata-se da medição do deslocamento da peça durante três séries de dez golpes de martelo. Com base nesses dados, o técnico responsável poderá avaliar rapidamente se a estaca está atendendo à capacidade de carga de trabalho necessária para o atendimento do projeto. 13

15 Içamento e cravação de estacas pré-moldadas de concreto. Fonte: Sabattini et al, Controles de Execução - locação das estacas; - profundidade da cravação; - ocorrência de fissuras; - verticalidade; - nega; - altura do pilão; - execução da emenda; - cota de arrasamento; - proteção da cabeça da estaca Estacas de Concreto Moldadas in loco São estacas escavadas, por diversos métodos, que recebem armadura e são concretadas no final do processo. Podemos exemplificar como: 14

16 Estaca Strauss São Fundações moldadas in loco com revestimento metálico recuperável. Trata-se de uma sonda que é cravada no terreno, e ao mesmo tempo em que o solo é retirado, as camisas são sucessivamente enroscadas, até se atingir a cota desejada. A partir da cota desejada, é iniciada a concretagem, e as camisas metálicas são sucessivamente içadas, fazendo que não haja mistura do solo com o concreto. Pode ser executada em locais confinados e terrenos acidentados, em função da simplicidade dos equipamentos empregados. Gera pouco impacto na vizinhança, pois praticamente não causa vibração. Esquema de execução da estaca strauss. Fonte: Barros, Controle de execução das Estacas Strauss - locação das estacas; - profundidade da escavação; - verticalidade da camisa; 15

17 - cota de arrasamento; - armadura quando necessário; - apiloamento do concreto para garantir a continuidade do fuste, mantendo dentro da tubulação uma coluna de concreto suficiente para ocupar o espaço perfurado e eventuais vazios no subsolo Estaca Franki São estacas com grande capacidade de carga e podem ser executadas a grandes profundidades, independente do nível do lençol freático. Trata-se de um tubo de aço, cuja ponta é obturada por uma bucha de concreto seco, areia e brita, fortemente comprimida contra as paredes do tubo. Ao se bater com o pilão na bucha, o mesmo arrasta o tubo impedindo a entrada de água. Atingida a cota desejada, o tubo é preso e a bucha expulsa por golpes de pilão e fortemente socada contra o terreno, formando uma base alargada. Uma vez executada a base e colocada a armadura, inicia-se a concretagem do fuste, em camadas fortemente socadas, extraindo-se o tubo à medida da concretagem, tendo-se o cuidado de deixar no mesmo uma quantidade suficiente de concreto para impedir a entrada de solo e água. Seus maiores inconvenientes são a vibração do solo, área necessária ao bate-estacas e a possibilidade de alterações no concreto do fuste, por deficiência de controle. 16

18 Esquema de execução da estaca franki. Fonte: Barros, Controles de Execução das Estacas Franki - locação do eixo; - profundidade da cravação; - verticalidade do tubo; - armação; - nega; - cota de arrasamento; - altura de queda do pilão; - volume de concreto empregado na execução do bulbo Estaca Raiz É uma estaca de pequeno diâmetro, concretada in loco, cuja perfuração é por rotação ou rotopercurssão. A perfuração acontece com um tubo de revestimento, e o material escavado é continuamente retirado por uma corrente fluída (água, lama bentonítica ou ar). 17

19 Completada a perfuração, coloca-se armadura ao longo da estaca e injeta-se argamassa de areia e cimento. Ao final da concretagem, o tubo permanece revestido. Para retirar o revestimento, é montado um tampão em sua extremidade superior, e ao mesmo tempo que o revestimento é retirado, injeta-se ar comprimido e argamassa na estaca, o que faz com que a mesma penetre pelas laterais da estaca, garantindo resistência por atrito lateral. Esquema de execução da estaca raiz. Aplicação: -em áreas de dimensões reduzidas; -em locais de difícil acesso; -em solos com presença de matacões, rocha ou concreto; -em reforços de fundações; -para contenção lateral de escavações; -quando são expressivos os esforços horizontais transmitidos pela estrutura às estacas de fundação; -quando existe esforço de tração no topo da fundação. 18

20 1.6 Arrasamento da Cabeça das Estacas Há a necessidade de se preparar a cabeça das estacas para a sua perfeita ligação com os elementos estruturais. O concreto da cabeça das estacas geralmente é de qualidade inferior, pois ao final da concretagem há a subida de excesso de argamassa, ausência de pedra britada e contaminação com o solo. Por isso, a concretagem deve terminar no mínimo 20 cm acima da cota de arrasamento (cota final da estaca). Esta é uma operação manual, com o uso de ponteiro e marreta, e o sentido deve ser de baixo para cima. Nas figuras abaixo, fica ilustrada esta operação (Barros, 2003). Procedimentos de arrasamento de estaca. Fonte: Barros,

21 1.7 Escolha do Tipo de Fundação Aspectos do local No processo de escolha, devem ser considerados o tipo de solo envolvido, as cargas atuantes nos elementos de fundação, as condições de vizinhança e o nível do lençol freático. Estas variáveis, somadas, conseguem caracterizar o melhor tipo de fundação a ser empregado. A pesquisa dos tipos de fundação mais empregados nas vizinhanças também pode ajudar a uma escolha mais adequada Aspectos de Contratação / Gerenciamento O porte da obra geralmente definirá o tipo de contratação para os serviços de fundação. Se a obra for realizada por uma empresa de grande porte, provavelmente os serviços de definição das fundações serão realizados por meio de consultoria, e a responsabilidade da obra, neste caso, caberá ao consultor. Porém, se for uma obra de pequeno porte, a empresa contratada para executar o edifício também irá realizar os serviços de fundação, e assim, também será responsável sobre a execução da fundação (Sabattini et al, 2006) Sondagem Define-se como sondagem o estudo das camadas de solo no perfil do terreno, de maneira a obter a resistência característica em cada um dos trechos, dando subsídios para o dimensionamento das fundações. Dentre vários tipos, o SPT é por enquanto a sondagem mais usada no Brasil. É uma sondagem de reconhecimento do solo, criado para coletar amostras. O amostrador de SPT desce através cravação deixando um martelo de 65 kg cair 75 cm. O número N, a quantidade de golpes, passou a ser utilizado para obter uma aproximação da resistência do solo. Com SPT, faz-se também ensaios de infiltração para medir a permeabilidade. É possível, sob condições ideais, conseguir penetrar mais que 40 m com SPT, ignorando os 20

22 efeitos de desvio, (não há controle nenhum do SPT sobre o desvio). A limitação por golpes (a nega) é determinada quando se obter penetração menor que 5 cm em 10 golpes consecutivos. A Vantagem da Sondagem SPT é retirar amostras até profundidades consideráveis. É um sistema de ensaio que possui componentes disponíveis em todo o Brasil. Sua principal desvantagem é que utilizado além dos limites, por exemplo, em solos moles, a energia aplicada é alta e não existe a sensibilidade para solos saturados e moles (Barros, 2003). Esquema de Ensaio Sondagem tipo SPT Fonte: 21

23 Resultado de Sondagem SPT Perfil de Sondagem SPT. Fonte: Sabattini et al,

24 Referências AZEREDO, H. A. O Edifício Até Sua Cobertura 2. ed. São Paulo: Edgard Blucher, CARDAO, C. Técnica da Construção. 8. ed. São Paulo: Engenharia e Arquitetura, MOLITERNO, A. Escoramentos, Cimbramentos, Formas Para Concreto. São Paulo: Edgard Blucher, YAZIGI, W. A Técnica de Edificar. 6. ed. São Paulo: Pini, BARROS, M. Fundações Apostila de Aula EPUSP. São Paulo, SABATTINI, F.H.; FRANCO, L.S ; BARROS, M ; ALY, V. Fundações Anotações de Aula EPUSP. São Paulo, SHIMIZU, J.Y. Movimento de Terra Anotações de Aula EPUSP. São Paulo,

25 24 Responsável pelo Conteúdo: Prof. Esp. Samuel Dereste Revisão Textual: Profª Ms. Helba Carvalho Campus Liberdade Rua Galvão Bueno, São Paulo SP Brasil Tel: (55 11)