PATOLOGIA DAS FUNDAÇÕES

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1 PATOLOGIA DAS FUNDAÇÕES Ronaldo L. S. IZZO, D.Sc. UTFPR - Curitiba 1 Tópicos: Recalques Conceito Recalques admissíveis Efeitos de Movimentos das Fundações Investigação Geotécnica Sondagem Colapsibilidade Expansibilidade Zonas Cársticas Matacões Projeto de Fundações Interação Solo-Estrutura Comportamento das Fundações Fundações Sobre Aterro Aterro sobre Solo Mole Aterro Sanitário e Lixões Execução das Fundações Pós-Conclusão das Fundações Carregamento Alteração de Uso Grandes Escavações Próximo a Construções Escavações não Protegidas Instabilidade de Taludes EfeitosdaPresençadeÁgua Variação do Nível de Água 2 3 Falhas na execução. Fator muito importante. Sucesso das fundações: Caracterização do subsolo. Cálculo e projeto adequados. Especificações precisas e detalhadas. Processos construtivos apropriados: Pessoal qualificado; Equipamento adequado; Supervisão e controle construtivo rigoroso. Em qualquer situação:. Sempre é necessário fiscalizar a execução; Com registro de todos os dados relevantes. Informar o projetista das reais condições executivas. Verificar a conformidade com as especificações de normas e boas práticas. Preservar informações para eventuais necessidades futuras. 4 1

2 Falhas na execução. Em casos especiais: Ensaios complementares: Prova de carga estática; Ensaio de carregamento dinâmico; Verificação de integridade. 5 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. 6 Deveria constituir prática corrente: Ensaios de acompanhamento e controle dos materiais e processos. Verificação de integridade e desempenho das fundações prontas. Utilização de procedimentos para a identificação de problemas de integridade. Problemas envolvendo o solo. Problemas envolvendo os elementos estruturais. FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. PROBLEMAS ENVOLVENDO O SOLO. Dentre os problemas causados pelo processo executivo envolvendo o solo, tem-se: Fundações sobre solos de diferentes comportamentos; Amolgamento do solo (recalques incompatíveis). Escavação preliminar e reaterros mal executados. Condições diferentes das estimadas. Substituição de solo com uso de material não apropriado. Sapatas executadas em cotas diferentes com desmoronamento ou alívio da fundação apoiada no nível superior. 7 8 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. PROBLEMAS ENVOLVENDO O SOLO. Dentre os problemas causados pelo processo executivo envolvendo o solo, tem-se: Escavação preliminar e reaterros mal executados. Condições diferentes das estimadas. Substituição de solo com uso de material não apropriado. Sapatas executadas em cotas diferentes com desmoronamento ou alívio da fundação apoiada no nível superior. Sapatas executadas próximas a canalizações. 2

3 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. PROBLEMAS ENVOLVENDO ELEMENTOS ESTRUTURAIS. Qualidade inadequada do concreto. Ausência da regularização com concreto magro do fundo da cava de fundação FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. PROBLEMAS ENVOLVENDO ELEMENTOS ESTRUTURAIS. Execução de elemento de fundação com dimensão e geometria incorreta. 11 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. PROBLEMAS ENVOLVENDO ELEMENTOS ESTRUTURAIS. Presença de água na cava durante a concretagem, prejudicando a qualidade e integridade da peça em execução. Adensamento deficiente e vibração inadequada do concreto. FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. PROBLEMAS ENVOLVENDO ELEMENTOS ESTRUTURAIS. Armaduras mal posicionadas ou insuficientes. 12 3

4 Pode não vir a ser executada conforme os requisitos definidos no projeto. Depende da variabilidade das condições de campo. Limitações quanto a capacidade e geometria. Muitas vezes obrigam mudanças no projeto original. Comunicaçãoentre projetista e executante. Adequar o projeto à realidade. Um pequeno detalhe esquecido, ou ainda, mal executado, pode resultar em fracasso total. Efeito da fundação no solo e nas fundações vizinhas. 13 Basicamente: Estacas escavadas. Aquelas em que o processo executivo é realizado com retirada de solo. Estacas cravadas. Execução sem a retirada de solo. Problemas Genéricos. Erros de locação. Solicitações não previstas. Verificação pré e pós-execução. Erros ou desvios de execução. Presença de obstruções. Desatenção Problemas Genéricos. Erro no diâmetro. Substituição no canteiro da estaca projetada por elementos equivalentes. Ausência de ferramenta. Ausência de material. Típico de pessoal não qualificado. Exemplos: Estacas escavadas mais curtas (obstruções). Estacas pré-moldadas de determinada dimensão, substituída por duas de dimensões menores. Reforço em elementos pré-moldados quebrados, sem considerar os possíveis efeitos. Problemas Genéricos. Inclinação final executada em desacordo com o projeto. 4

5 17 18 Problemas Genéricos. Falta de limpeza adequada da cabeça da estaca para vinculação ao bloco. Problemas Genéricos. Ausência ou posição incorreta de armadura de fretagem no projeto do bloco ou topo de elemento de fundação. Necessário quando há mudança de seção entre os elementos estruturais Problemas Genéricos. Cota de arrasamento diferente do essencial. Necessidade de emenda ou perda de espera de pilar. Alguns casos, não havendo vinculação de qualquer natureza. Problemas Genéricos. Posicionamento indevido de armadura ou falta de efetiva vinculação, não transmitindo as solicitações. Estacas tracionadas. 5

6 21 22 Problemas Genéricos. Características do concreto inadequadas. Típico de estacas moldadas in situ. Falta de energia de cravação. Obstruções ou horizontes intermediários resistentes; Elementos cravados aquém das necessidades. Excesso de energia de cravação. Provoca danos estruturais; Se não detectados, resultam em mau desempenho das fundações Compactação do solo. Especialmente em solos granulares. Pode induzir em comprimentos diferenciados em blocos com grande número de estacas. Pode impossibilitar a execução com o espaçmento inicial de projeto. Levantamento de elementos já cravados. Típico de blocos com várias estacas. Pode haver prejuízo no desempenho das fundações. 6

7 25 26 Falsa nega. Após obtida a nega, ao se tentar cravar a estaca novamente, está penetra facilmente. Pode ser devido a geração de poro-pressões negativas ou relaxação do solo. Identificação. Boa prática tentar recravar após 24 horas. Flexão dos elementos sendo cravados. Pode afetar o desempenho da estaca. Provocar danos. Elevação da poro pressão em solos argilosos. Grupos de estacas muito próximas a taludes. Ruptura. Influência do uso de jato de água ou pré-perfuração na capacidade de carga da estaca. Redução da resistência lateral METÁLICAS Problemas de soldagem entre os elementos. Emendas com problema de dimensionamento. Resistência insuficiente para resistir à cravação. METÁLICAS Elementos muito esbeltos. Podem desviar da verticalidade durante a cravação. Elementos surpreendentemente compridos. Pode não atingir a nega. 7

8 29 30 METÁLICAS Problema de flambagem. Elementos esbeltos em solos moles. Danos aos elementos. Em virtude de obstruções, excesso de energia ou excentricidade do choque do martelo. PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Concreto de baixa resistência. Cura não adequada ou dosagem pobre PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Danos no manuseio. PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Falta de proteção na cabeça da estaca durante a cravação. Danos pelo choque do martelo. Prejuízo da transferência de energia para a estaca. Nega irreal. 8

9 33 34 PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Choque excêntrico do martelo. Danos à cabeça da estaca. PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Estacas com armadura inadequada ao longo do fuste. Elementos longos. Problemas de manuseio PRÉ-MOLDADAS DE CONCRETO Estacas longas e esbeltas, com necessidade de cravação enérgica na camada inicial. Flambagem e/ou fissuras. Estacas com armadura inadequada por insuficiência de seção de aço na cabeça ou ponta da estaca. Esmagamento da seção durante a cravação. Uso de emendas inadequadas. MOALDADAS IN SITU - FRANKI Estrangulamento do fuste na etapa de concretagem. Em solos muito moles, pelo efeito do apiloamento do concreto e ruptura do solo externo ao tubo, contaminando a estaca. Injeção de volume menor que o projetado na base alargada. Problema de integridade. Devido à procedimento inadequado no levantamento do tubo. Sem o cuidado de manter uma altura de segurança do concreto dentro do tubo. Descontinuidade do fuste. 9

10 37 38 MOALDADAS IN SITU - FRANKI Danos causados em estacas recém-executadas pelo efeito da cravação de elemento próximo. Baixa resistência estrutural. Uso de materiais inadequados. Mistura inadequada dos agregados e cimento. Falta de ancoragem da armadura na base. Estacas tracionadas. MOALDADAS IN SITU - FRANKI Falta de ancoragem da armadura na base. Estacas tracionadas ÔMEGA Equipamento sem capacidade para atingir a profundidade de projeto. Resistência inferior à projetada. Concreto inadequado. Trabalhabilidade e agregado graúdo em desacordo com a boa prática e necessidade para o bombeamento. Descontinuidade causada por execução sem controle. Velocidade excessiva de subida da ferramenta. Impossibilidade de colocação da armadura projetada. Problemas de detalhamento da armadura. Trabalhabilidade do concreto. Demora no processo. MEGA Falta de resistência do elemento estrutural. Elemento no qual a estaca está sendo apoiada para permitir sua penetração. Má vinculação entre os elementos macaqueados.. Resultando em elemento não contínuo. 10

11 41 42 Problemas de integridade ou continuidade. Não sendo detectado o problema, os resultados são desastrosos. Má qualidade do concreto. Demora na concretagem. Armadura pesada ou mal posicionada Dificultando a concretagem (inferior a 50 cm). Estacas de grande diâmetro a armadura dificulta Limpeza da base inadequada. Redução da resistência de ponta. Presença de água na perfuração por ocasião da concretagem. Sem a utilização de lama bentonítica, resulta em elemento com problema de integridade ou baixa resistência. Desmoronamento das paredes de escavação não protegidas durante a concretagem. Estaca descontínua e com desempenho comprometido. Execução de estaca próxima a elemento recentemente concretado. Solos instáveis ou pouco resistentes. Comprometimento da integridade. Variação do diâmetro da estaca. Presença de solos muito moles, incapazes de resistir à pressão. Seccionamento do fuste. Presença de situação de artesianismo. Comprometimento da concretagem. 11

12 45 46 Redução da resistência lateral. Pelo amolgamento do solo na colocação do revestimento. Uso de lama como lubrificante Falta de integridade do fuste. Utilização de concreto com baixa trabalhabilidade em estacas armadas. Impedimento do concreto em entrar em contato com o solo. Amolgamento ou recobrimento de parte do fuste da estaca por solo transportado. Oriundo de camada muito mole, carregado pela ferramenta de escavação. BROCA TRADO MANUAL OU MECÂNICO. Má qualidade do sistema e mão de obra não qualificada. Uso indevido do sistema em terrenos instáveis. Escavação de várias estacas para posterior concretagem. Problemas de limpeza de base, presença de água no fuste e consequente redução ou comprometimento de resistência. Problemas de mistura inadequada do concreto. Ocorre com mais frequência quando o concreto é feito à mão. Volumes pequenos. STRAUSS. Concreto de trabalhabilidade inadequada. Uso de concreto com abatimento baixo (slump inferior a 10cm). Ou uso de material seco. Provoca segregação na concretagem e problemas operacionais no levantamento do revestimento. Concreto não homogêneo. Mistura manual. Instabilidade das paredes da escavação. No caso do não uso de revestimento. Má qualidade dos materiais. Cimento estocado inadequadamente. Diâmetro menor do que o projetado falta do uso de revestimento. 47 ESCAVADAS MECANICAMENTE. Equipamento sem capacidade de escavação. Concreto com trabalhabilidade inadequada. Contaminação do concreto da cabeça da estaca. Instabilidade das paredes do furo. Revestimento colocado tardiamente

13 ESCAVADAS MECANICAMENTE. Falha da concretagem. Instabilidade do solo das paredes do furo. Pode ser provocado pela retirada do revestimento. Concretagem interrompida e reiniciada posteriormente. Problema de integridade. Junta seca. Abertura de várias estacas para posterior concretagem. 49 ESCAVADAS MECANICAMENTE. Demora na concretagem de elementos escavados. Instabilidade das paredes laterais. 50 ESCAVADAS COM AUXÍLIO DE LAMA. Uso de lama somente após a ocorrência de instabilidade. Falta do controle de posição do tubo tremie (tremonha). Seccionamento do fuste. Parada e reinício da concretagem Graves problemas de descontinuidade do fuste. Baixa qualidade da lama. Baixa qualidade do concreto. Demora na concretagem dos elementos escavados. 51 INTERVALO! 52 13

14 INJETADAS DE PEQUENO DIÂMETRO (RAIZ). Problema de emenda de armadura nas estacas tracionadas. Estrangulamento do fuste por interferência da armadura, injeção ou trabalhabilidade do concreto. Descontinuidade do fuste causada pela retirada do revestimento sem controle. Seccionamento do fuste provocadopelapresençadeespessa camada muito mole. Revestimento permanente. Efeito do artesianismo. Uso de material inadequado para concretagem. Ausência de pressurização em elemento projetado para essa condição HÉLICE CONTÍNUA. Alivio das tensões horizontais pela remoção do solo. Equipamento sem capacidade. Concreto inadequado. Descontinuidade causada por execução inadequada. Dificuldade ou impossibilidade de colocação da armadura. Dano na estaca provocado pela colocação de armadura de forma inadequada. Execução de concretagem não pressurizada até o topo da estaca, provocando descontinuidades. 55 TUBULÕES. Material na base não compatível com a tensão de projeto adotada. Dimensões e geometria incorretas. Comum em tubulões não circulares. Instabilidade do solo durante a escavação. Presença de água durante a concretagem. Mau adensamento do concreto, resultando em peças sem a geometria ou integridade projetadas e falta de recobrimento de armadura. Situações inseguras ou mesmo colapso. Armaduras mal posicionadas ou insuficientes. Problemas de recobrimento. Não atendimento às necessidades das solicitações. TUBULÕES. Qualidade inadequada do concreto. Colocação de pedras de mão no fuste do tubulão para reduzir custos. Elementos sem a devida integridade. Ausência da colocação de armadura de fretagem no topo dos tubulões

15 Controle dos Volumes Concretados. Constitui uma forma de detectar defeitos ou problemas na execução de estacas moldadas in loco. Basicamente, é a comparação entre o volume teórico e sua evolução com o real PREPARO DA CABEÇA DAS ESTACAS DE CONCRETO. Cotas diferentes. Necessidade de limpeza do concreto contaminado. Limpeza acontece antes do concreto atingir a resistência necessária. Danos. Uso de ferramenta pesada. Grandes danos. Eventuais trincas no fuste. Difícil detecção. Nas estacas armadas, o uso de ferramentas inadequadas. Trincamento do concreto junto à armadura. ENSAIOS DE INTEGRIDADE. Elimina as dúvidas sobre as condições obtidas no processo construtivo. Em obras de grande responsabilidade, tornam-se rotineiros PROVAS DE CARGA. Quando há dúvidas quanto a capacidade de transferência de carga ao solo. Ensaios estáticos ou dinâmicos. Provas de carga dinâmicas. Rapidez. Baixo custo. Em relação aos ensaios estáticos. 15

16 PROVAS DE CARGA CARREGAMENTO. Alteração do uso da estrutura CARREGAMENTO. Ampliações e Modificações não Previstas no Projeto Original. 16

17 Alteração do uso de terrenos vizinhos. 65 Alteração do uso de terrenos vizinhos. 66 Grandes Escavações Próximas. Variação no estado inicial de tensões causado pela escavação. 67 Grandes Escavações Próximas. 68 Resistência e rigidez do solo. Variação das condições do lençol freático. Rigidez da parede e do sistema de suporte. Forma e dimensão da escavação. Qualidade executiva dos serviços. 17

18 Escavações Não Protegidas. 69 Escavações Não Protegidas. 70 Toda escavação próxima a fundações existentes, necessita de uma previsão de metodologia construtiva. Escavações abaixo do nível do lençol freático ou em solos instáveis. Maior fonte de problemas pós construção. Escavações Não Protegidas. 71 Instabilidade de Taludes. Construções em taludes podem ser afetadas por: Instabilidade localizada do talude. 72 Ser envolvida pela instabilidade geral pré-existente. 18

19 Instabilidade de Taludes. A avaliação de cada situação. Teoria de equilíbrio limite Efeitos da Presença de Água. Rompimento de canalizações Enterradas. Extravasamento de grandes coberturas sem sistema eficiente de descarga. Baseado na suposição da existência de uma superfície de ruptura que envolve a massa de solo. Mobilização de resistência ao cisalhamento do material. Verifica-se o equilíbrio das cargas estabilizantes e instabilizantes. Efeitos da Presença de Água. 75 Efeitos da Presença de Água

20 Variação do Nível de Água. Naturais. Rebaixamento do NA. 77 Variação do Nível de Água. Aumento na tensão efetiva. Submerso Saturado. Resulta em deformações. 78 Quando não consideradas em projeto, pode afetar a estabilidade do sub solo. Pode não ser detectado durante as sondagens. Fundações assentes sobre solos sensíveis à inundação. Ex.: Brasília. Erosão ou Solapamento. 79 Ação de animais ou do Homem. Formigas, cupins, tatus, etc. Grandes vazios. Antes ou depois da construção concluída. Presídios, prédios históricos (escavações próximas às fundações)

21 VIBRAÇÕES OU CHOQUES Equipamentos Insdustriais. Cravação de estacas. Compactação vibratória e dinâmica. Explosões. DEGRADAÇÃO DOS MATERIAIS Choques. Embarcações. DEGRADAÇÃO DOS MATERIAIS CONDIÇÕES AGRESSIVAS Concreto. Ataque químico. Meios ácidos. Aço. Corrosão CONSIDERAÇÕES FINAIS Madeira. Mudanças físicas e químicas. 21

22 CONSIDERAÇÕES FINAIS 85 CONSIDERAÇÕES FINAIS CONTROLE % Execução Recalques. 34.5% 28.9% 20.7% Análise e Projeto Eventos Pós- Conclusão Investigação do Subsolo Trincas. 87 FIM 22