Prof. Marcos Valin Jr. Prof. Marcos Valin Jr. Definição. Fundações. 1

Transcrição

1 Prof. Marcos Valin Jr Definição 1

2 Estrutura da Edificação: Fundação + Superestrutura Pilares Laje Vigas Caminhamento de cargas Cargas fixas (paredes) e variáveis (móveis, habitantes, vento) Laje Vigas Fundação - sapata Pilares Fundação (elemento + solo) 2

3 Definição Parte da estrutura de uma edificação que transmite ao terreno subjacente a carga de uma obra. São as fundações que distribuem no terreno todas as cargas (peso da edificação). Devem ser executadas rigorosamente como forma especificadas pelo projeto estrutural. São definidas através de prévios estudos geotécnicos (ex.: SPT). Definição O Projeto de fundações não é exato matematicamente como o estrutural pois lida diretamente com fatores da natureza. A decisão conceitual, como a análise de terreno e de vizinhança, vem antes do cálculo matemático. 3

4 Definição A resistência de um solo destinado a suportar uma construção é definida por uma carga unitária expressa em kgf/cm2 ou kpa. Os solos apresentam resistências por limite de carga que podem suportar, sem comprometer a estabilidade de construção. O grau de resistência indica qual tipo de fundação é mais adequada. Definição Os níveis da água no solo bem como sua quantidade devem ser analisados para prevenção infiltrações e deslizamentos. 4

5 Definição Devem ser levadas em consideração a vibração causada pelo processo de execução das fundações. Definição Responsável pela definição: Obras de grande porte Empresa de projeto especializada Obras de pequeno porte O próprio construtor. 5

6 Definição Se os solos A=B=C têm características iguais de resistência, é possível implantar a fundação em A; Se só A é resistente, deve-se apoiar fundações de estruturas leves, cuja carga limite deve ser determinada por análise de recalque; Se A é solo fraco e B é resistente, a fundação é do tipo profunda, atendendo-se para a carga limite em função da resistência de C; Se A=B são solos fracos e C é resistente, o apoio da fundação deverá ser em C. Classificação Quanto à Transmissão das Cargas: Diretas A transmissão da carga para o solo é feita principalmente pela base. 6

7 Classificação Quanto à Transmissão das Cargas: Indiretas A transmissão da carga para o solo é feita principalmente pela superfície lateral. Quanto à profundidade: Rasas Classificação Executadas quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial. Sempre transmitem a carga de forma direta pela base. Podem ser continuas ou isoladas. Radier Sapata isolada 7

8 Classificação Quanto à profundidade: Profundas Podem ser diretas ou indiretas. Tubulão Estaca Rasas 8

9 Conceituação A fundações RASAS podem ser executadas quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial numa profundidade que pode chegar a até 3,0 metros. Estas podem ser: CONTINUAS Alicerce de tijolos, pedras e concreto ciclópico Alicerce de blocos de concreto Sapata corrida Radier ISOLADAS Sapata isolada Sapata associada Sapata alavanca ou com viga de equilíbrio. Rasas Contínuas CONTINUAS Alicerce de tijolos, pedras e concreto ciclópico Alicerce de blocos de concreto Sapata corrida Radier 9

10 Rasas Contínuas Alicerce Alicerce de Tijolos, Pedras e Concreto Ciclópico Utilizada quando a camada de terreno firme encontra-se a uma distância relativamente pequena da superfície. (< 1m) Rasas Contínuas Alicerce Alicerce de Tijolos, Pedras e Concreto Ciclópico 1. Abertura da vala 2. Compactação da camada do solo resistente, apiloando o fundo; 3. Lastro de concreto magro (90 kgf/cm2) de 5 a 10 cm de espessura; 4. Execução do embasamento, que pode ser de concreto, alvenaria ou pedra; 10

11 Rasas Contínuas Alicerce Alicerce de Tijolos, Pedras e Concreto Ciclópico Construir uma cinta de amarração que tem a finalidade de absorver esforços não previstos, suportar pequenos recalques, distribuir o carregamento e combater esforços horizontais; Impermeabilização para evitar a percolação capilar de água, utilizando uma argamassa impermeável (com aditivo) Rasas Contínuas Alicerce Alicerce de Tijolos, Pedras e Concreto Ciclópico 11

12 Rasas Contínuas Alicerce Alicerce de Tijolos, Pedras e Concreto Ciclópico Rasas Contínuas Alicerce Alicerce de Blocos de Concreto Executar os mesmos serviços que os anteriores. 12

13 Recomendações Rasas Contínuas Alicerce Abertura de vala Profundidade nunca inferiores a 40cm Em terrenos inclinados, o fundo da vala é formado por degraus sempre em nível. Recomendações Rasas Contínuas Alicerce Apiloamento Se faz manualmente com soquete (maço) de 10 à 20kg, com o objetivo unicamente de conseguir a uniformização do fundo da vala e não aumentar a resistência do solo. 13

14 Recomendações Rasas Contínuas Alicerce Lastro de concreto Sobre o fundo das valas devemos aplicar uma camada de concreto magro de traço 1:3:6 ou 1:4:8 (cimento, areia grossa e pedra 2 e 3) e espessura mínima de 5cm com a finalidade de: -Diminuir a pressão de contato, visto ser a sua largura maior do que a do alicerce; -Uniformizar e limpar o piso sobre o qual será levantado o alicerce de alvenaria Recomendações Rasas Contínuas Alicerce Alicerce de alvenaria ( Assentamento dos tijolos) Ficam semi-embutidos no terreno; Tem espessuras maiores do que a das paredes sendo: paredes de 1 tijolo - feitos com tijolo e meio. paredes de 1/2 tijolo - feitos com um tijolo. Seu respaldo deve estar acima do nível do terreno, a fim de evitar o contato das paredes com o solo; O tijolo utilizado é o maciço queimado e seu assentamento é feito em nível; Argamassa de assentamento é de cimento e areia traço 1:

15 Recomendações Rasas Contínuas Alicerce Reaterro das valas Após a execução da impermeabilização das fundações, podemos reaterrar as valas. O reaterro deve ser feito em camadas de no máximo 20cm bem compactadas. Rasas Contínuas Sapara Corrida Utilizada quando a existência de terreno firme encontra-se a mais de 1m de profundidade da superfície. 15

16 Rasas Contínuas Sapara Corrida 1. Escavação; 2. Lastro de concreto magro de 5 a 10cm de espessura; 3. Posicionamento das fôrmas; 4. Colocação das armaduras; 5. Concretagem; 6. Cinta de concreto armado: sua função é a maior distribuição das cargas, evitar deslocamentos pelo travamento da fundação. Rasas Contínuas Sapara Corrida Camada Impermeabilizante Função de evitar a subida de umidade por capilaridade na alvenaria de elevação. Deve ser feita com argamassa com adição de impermeabilizante e deve estender-se pelo menos 10cm para o revestimento da alvenaria. Pintada posteriormente com emulsão asfáltica em duas demãos. 16

17 Rasas Contínuas Sapara Corrida Rasas Contínuas Radier Utilizado quando o terreno é de baixa resistência (fraco) e a espessura da camada superficial é relativamente profunda, impedindo outra fundação rasa. O terreno todo também deve ter o mesmo tipo de solo. Consiste em uma laje (placa) contínua em toda a área da construção com o objetivo de distribuir a carga o mais homogeneamente possível. Além do papel de fundação, o radier funciona como contrapiso e calçada. 17

18 Rasas Contínuas Radier Deve-se instalar os tubos de esgoto e os ralos antes de concretar. Rasas Contínuas Radier 18

19 Rasas Contínuas Radier Rasas Contínuas Radier 19

22 Rasas Contínuas - Radier Rasas Contínuas - Radier 22

23 Rasas Isoladas ISOLADAS Sapata isolada Sapata associada Sapata alavanca ou com viga de equilíbrio. Rasas Isoladas Sapata Isolada Utilizado quando o terreno apresenta boa resistência e a carga a ser suportada pelo terreno é relativamente pequena. 23

24 Rasas Isoladas Sapata Isolada Rasas Isoladas Sapata Isolada 24

25 Rasas Isoladas Sapata Isolada 1. Abertura da cavas (manual ou mecanizada: retroescavadeira) e esgotamento da água se for o caso; 2. Apiloamento do fundo; 3. Lançamento do concreto magro no fundo; 4. Confecção das formas; 5. Colocação da armadura do fundo; 6. Localização do eixo do pilar e posicionamento da armadura do pilar; 7. Concretagem; 8. Retirada das formas após o endurecimento do concreto. Rasas Isoladas Sapata Isolada 25

28 Rasas Isoladas Sapata Associada Um projeto econômico deve ser feito com o maior número possível de sapatas isoladas. No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham, deve-se executar uma sapata associada. A viga que une os dois pilares denomina-se viga de rigidez e tem a função de permitir que a sapata trabalhe com tensão constante Sua execução tem a mesma seqüência da sapata isolada Rasas Isoladas Sapata Associada 28

29 Rasas Isoladas Sapata Associada Utilizadas em paredes de divisa ou situações em que se torna impossível coincidir o eixo de gravidade do pilar com o da sapata. Profundas 29

30 Conceituação As Profundas podem ser: TUBULÕES A céu aberto A ar comprimido ESTACAS Cravadas (Pré-moldadas) Concreto Madeira Aço Escavadas Strauss Franki Brocas Tubulões São elementos de fundação profunda constituído de um poço (fuste), normalmente de seção circular revestido ou não, e uma base circular ou em forma de elipse 30

31 Tubulões Tubulões São indicados quando há necessidade de fundações que suportem altas solicitações de cargas (superiores a 500Kn) podendo ser executados acima do nível do lençol freático (escavação a céu aberto) ou até abaixo do nível de água (ambientes submersos), nos casos em que é possível bombear a água ou utilizar ar comprimido. Os tubulões dividem-se em dois tipos básicos: à céu aberto (com ou sem revestimento) a ar comprimido (pneumático) revestido 31

32 Tubulões - a céu aberto Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível de água. Quando há tendência de desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria de tijolo, tubo de concreto ou tubo de aço. O fuste é escavado até a cota desejada, a base é alargada e posteriormente enche-se de concreto. Tubulões - a céu aberto Processo de Execução: 1. A partir do gabarito, faz-se a marcação do eixo da peça utilizando um piquete de madeira. Depois, com um arame e um prego, marcase no terreno a circunferência que delimita o tubulão, cujo diâmetro mínimo é de 70cm. 2. Inicia-se a escavação do poço até a cota especificada em projeto. Pode ser escavação manualmente ou por perfuração mecânica, com um aparelho rotativo acoplado a um caminhão que retira a terra. Na fase de escavação pode ocorrer a presença de água. Nestes casos, a execução da perfuração manual se fará com um bombeamento simultâneo da água acumulada no poço. Poderá ocorrer, ainda, que alguma camada do solo não resista à perfuração e desmorone (no caso de solos arenosos). Então, será necessário o encamisamento da peça ao longo dessas camadas. Isto poderá ser feito através de tubos de concreto com o diâmetro interno igual ao diâmetro do fuste do tubulão. 32

33 Tubulões - a céu aberto Processo de Execução: 3. Faz-se o alargamento da base de acordo com as dimensões do projeto. 4. Colocação da armadura. (se necessária) 5. 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) de modo a evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e se misture com a terra, prejudicando a concretagem. O concreto se espalhará pela base pelo próprio impacto de sua descarga, porém, durante a concretagem, é conveniente sua interrupção, de vez em quando e descer para espalhá-lo, de modo a evitar que fiquem vazios na massa de concreto. Tubulões - a céu aberto 33

34 Tubulões - a céu aberto Tubulões - a céu aberto 34

37 Tubulões - a céu aberto Tubulões - pneumáticos Este tipo de fundação é utilizado quando existe água, exige-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes. Neste caso, a injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água, pois a pressão interna é maior que a pressão da água. Isso permite que sejam executados normalmente os trabalhos de escavação, alargamento do fuste e concretagem. O equipamento utilizado compõe-se de uma câmara de equilíbrio e um compressor. 37

38 Tubulões - pneumáticos 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. Para evitar esse problema, antes de passar à pressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (nunca inferior a 15 minutos) numa câmara de emergência Por se tratar de trabalho especial sob pressão hiperbárica em ambiente considerado insalubre com alto risco de vida para os trabalhadores, só pode ser realizada por empresa registrada com pessoal especializado, usando técnicas e equipamentos especiais. Tubulões - pneumáticos 38

39 Tubulões - pneumáticos Tubulões - pneumáticos 39

40 Tubulões - pneumáticos Tubulões - pneumáticos 40

41 Tubulões Vantagens Baixo custo de mobilização de equipamentos. O processo construtivo produz poucas vibrações e ruídos. O engenheiro de fundações pode inspecionar o perfil de solo. Pode-se modificar o diâmetro e comprimento durante a execução. As escavações podem ultrapassar solos com matacões e pedras. Desvantagens Elevado risco de vida durante a sua escavação e inspeção Queda de pessoas ao entrarem ou saírem Soterramento Queda de ferramentas e equipamentos Choque elétrico Infecções Asfixia ou intoxicação com gases Afogamento (inundação) Estacas São peças alongadas, cilíndricas ou prismáticas, cravadas ou confeccionadas no solo e podem ser: - Pré-moldadas - Moldadas in loco 41

42 Estacas Bloco de coroamento São elementos maciços de concreto armado que solidarizam as "cabeças" de uma ou um grupo de estacas, distribuindo para ela as cargas dos pilares e dos baldrames. Estacas Bloco de coroamento As estacas devem ser preparadas previamente, através de limpeza e remoção do concreto de má qualidade que, normalmente, se encontra acima da cota de arrasamento das estacas moldadas "in loco". 42

43 Estacas Bloco de coroamento Estacas Brocas Usada para pequenas cargas, quando o solo firme estiver entre 1,2 a 6 m. São executadas por uma ferramenta simples denominada broca (trado de concha ou helicoidal - um tipo de saca rolha), que pode atingir até 6 metros de profundidade, com diâmetro variando entre 15 a 25 cm, sendo aceitáveis para pequenas cargas. Recomenda-se que sejam executadas estacas somente acima do nível do lençol freático, para evitar o risco de estrangulamento do fuste. Devido ao esforço de escavação exigido são necessárias duas pessoas para o trabalho. O espaçamento entre as estacas brocas numa edificação não pode ultrapassar 4 metros e devem ser colocadas nas interseções das paredes e de forma eqüidistante ao longo das paredes desde que menor ou igual ao espaçamento máximo permitido. 43

44 Estacas Brocas Estacas Brocas Execução: Escavação ou perfuração: utilizando trado manual (tipo concha ou helicoidal), usando água para facilitar a perfuração; Preparação: depois de atingir a profundidade máxima, promover o apiloamento do fundo, executando um pequeno bulbo com pedra britada 2 ou 3, com um pilão metálico; Concretagem: Preencher todo o furo com concreto (traço 1:3:4), promovendo o adequado adensamento, tomando cuidados especiais para não contaminar o concreto (utilizar uma chapa de compensado com furo para o lançamento do concreto para proteger a boca do furo); Colocação das esperas: fazer o acabamento na cota de arrasamento desejada, fixando os arranques para os baldrames. 44

45 Estacas Brocas Estacas Brocas São feitas a trado, em solo sem água, de forma a não haver fechamento do furo nem desmoronamento. Limite de diâmetro : 15 (6") a 25cm (10") Limite máximo de comprimento é da ordem de 6,0m, e o mínimo. de 3,0 m a 4,0m Os diâmetros mais usados são 20cm e 25cm. A execução das brocas é extremamente simples e compreende apenas quatro fases: abertura da vala dos alicerces perfuração de um furo no terreno compactação do fundo do furo lançamento do concreto 45

46 Estacas Brocas Ao contrário de outros tipos de estacas, que veremos adiante, as brocas só serão iniciadas depois de todas as valas abertas, pois o trabalho é exclusivamente manual, não utilizando nenhum equipamento mecânico. Inicia-se a abertura dos furos com uma cavadeira americana e o restante é executado com trado, que tem o seu comprimento acrescido através de barras de cano galvanizado, (geralmente com 1,5m cada peça) até atingir a profundidade desejada. Estacas Brocas 46

47 Estacas Brocas Estacas Brocas 47

48 Estacas Cravadas 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 uma profundidade homogênea, sem restrição ao seu uso abaixo do lençol freático. Estacas Cravadas Pré Moldadas Podem ter diversas seções geométricas (quadradas, circulares, duplo T, etc) com diâmetros variando de 20 a 60cm. Têm limitações de comprimento devido ao transporte e içamento, sendo possível fazer emendas em caso de necessidade. 48

49 Estacas Cravadas Pré Moldadas O processo de cravação mais utilizado é o de cravação dinâmica, onde o bate-estacas utilizado é o de gravidade. Este tipo de cravação promove um elevado nível de vibração, que pode causar problemas a edificações próximas do local. O processo prossegue até que a estaca que esteja sendo cravada penetre no terreno, sob a ação de um certo número de golpes até atingir o ponto de nega. Estacas Cravadas Pré Moldadas Nega: um comprimento pré-fixado em projeto uma medida dinâmica e indireta para controle de cravação da estaca. Em campo, tira-se a nega da estaca através da média de comprimentos cravados nos últimos 10 golpes do martelo. 49

50 Estacas Cravadas Pré Moldadas Sequência Executiva: -Posiciona-se o Bate Estaca -Ergue-se a Estaca Pré Moldada -Posiciona-se a Estaca -Protege-se a Cabeça da Estaca -Cravação Até a Nega -Quebra e Preparo da Cabeça da Estaca Estacas Cravadas Pré Moldadas 50

51 Estacas Cravadas Pré Moldadas Estacas Cravadas Pré Moldadas Proteção da Cabeça da Estaca 51

52 Estacas Cravadas Pré Moldadas Estacas Cravadas Pré Moldadas 52

53 Estacas Cravadas Pré Moldadas Estacas Cravadas Pré Moldadas O objetivo de verificação da nega para as diferentes estacas é a uniformidade de comportamento das estacas. Deve-se ter cuidado com a altura de queda do martelo: a altura ideal está entre 1,5 a 2,0 m, para não causar danos à cabeça da estaca e fissuração da mesma, não esquecendo de usar também o capacete metálico para proteger a cabeça da estaca contra o impacto do martelo, mesmo assim, estas estacas apresentam índice de quebra às vezes alto. Se a altura de queda for inferior à ideal, poderá dar uma falsa nega. Estas estacas não resistem a esforços de tração e de flexão e não atravessam camadas resistentes. Uma vantagem destas estacas é que podem ser cravadas abaixo do nível d água. Sua aplicação de rotina é em obras de pequeno a médio porte. 53

54 Estacas Cravadas Estacas Cravadas Pré Moldadas 54

55 Estacas Cravadas Metálicas As estacas metálicas podem ser perfis laminados, perfis soldados, trilhos soldados ou estacas tubulares. Podem ser cravadas em quase todos os tipos de terreno; possuem facilidade de corte e emenda; podem atingir grande capacidade de carga; trabalham bem à flexão; e, se utilizadas em serviços provisórios, podem ser reaproveitadas várias vezes. Seu emprego necessita com cuidados sobre a corrosão do material metálico. Estacas Cravadas Metálicas Guia para Cravação 55

56 Estacas Cravadas Metálicas Estacas Cravadas Metálicas 56

57 Estacas Cravadas Metálicas Estacas Cravadas Madeira São troncos de árvore cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves. Antes da difusão da utilização do concreto, elas eram empregadas quando a camada de apoio às fundações se encontrava em profundidades grandes. 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. Utilizam-se estacas de madeira para execução de obras provisórias, principalmente em pontes e obras marítimas. 57

58 Estacas Cravadas Estacas Escavadas Trado Helicoidal Caracterizam-se por serem moldadas no local após a escavação do solo, que é efetuada mecanicamente com trado helicoidal. São executadas através de torres metálicas, apoiadas em chassis metálicos ou acoplados em caminhões. Em ambos os casos são empregados guinchos, conjunto de tração e haste de perfuração, podendo esta ser helicoidal em toda a sua extensão ou trados acoplados em sua extremidade. Seu emprego é restrito a perfuração acima do nível d'água. 58

59 Estacas Escavadas Trado Helicoidal Execução: Perfuração até a cota por trado helicoidal Remoção do Trado Posicionamento da armadura Lançamento do concreto: Propriedades Pequenos e Grandes Ø 24 a 120cm Profundidade 15 a 60m Cargas 40 a 150 t Estacas Escavadas Hélice Contínua 59

60 Estacas Escavadas Hélice Contínua Estacas Escavadas Hélice Contínua Execução: Escavada com hélice mecânica Concretagem simultânea à retirada da hélice Limpeza manual da hélice Colocação de armadura Propriedades: Cargas até 400 t Ø até 100cm Profundidade até 24 m Baixo grau de ruído e vibração Perfuração em solos pouco coesos e abaixo N.A. 60

61 Estacas Escavadas Hélice Contínua Critérios de Escolha 61

62 Critérios de Escolha Critérios de Escolha 62

63 Critérios de Escolha Critérios de Escolha O projeto de fundações não é exato matematicamente como o estrutural pois lida diretamente com fatores da natureza. A decisão conceitual, como a análise de terreno e dos vizinhos, vem antes do cálculo matemático. Há uma grande parcela de feeling, de conhecimento. 63

64 Critérios de Escolha Quem define o tipo de fundação???? Obras de grande porte: Empresas de Projeto especializadas Obras de pequeno porte: O próprio construtor De quem é a responsabilidade???? Obras de grande porte: Empresas de Projeto especializadas Construtora: controle de execução Obras de pequeno porte: O construtor projeta e coordenada a execução Critérios de Escolha Aspectos a considerar para a escolha da fundação? Solo Nível do lençol freático Capacidade de suporte Carregamentos (intensidade) Pequenos edifícios Edifícios altos Vibração causada pelo processo Cultura do local 64

65 Tecnologia das Construções Critérios de Escolha Como saber se tem água? Como saber a capacidade de resistência do solo? SONDAGEM Mãos à Obra!

66 Tecnologia das Construções Tecnologia das Construções Atividade para próxima aula: 1 aluno deverá explicar sobre a História das, iniciando na Pré-história, passando pela Idade Média e até a fase Contemporânea. Atividade para próxima aula: 1 aluno deverá explicar sobre obras de Contenções (o que é / tipos / métodos construtivos)

67 Tecnologia das Construções Tecnologia das Construções Atividade para próxima aula: 1 aluno deverá explicar sobre os métodos de verificação de desempenho das fundações (Controle Tecnológico) Atividade para próxima aula: 1 aluno deverá explicar sobre o rebaixamento de lençol freático