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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE GOIÂNIA ANA BEATRIZ DE ARAUJO FERREIRA LEANDRO MOTA BARBOSA FUNDAÇÕES RASAS GOIÂNIA 2021 ANA BEATRIZ DE ARAÚJO FERREIRA – RA: 6995 LEANDRO MOTA BARBOSA - 7350 FUNDAÇÕES RASAS Atividades Práticas Supervisionadas – APS 584X para obtenção do título de graduação em Engenharia Civil, apresentado ao Centro Universitário de Goiânia – UNICEUG. Orientador: Prof. MSc. Danilo Gonçalves Batista GOIÂNIA 2021 ANA BEATRIZ DE ARAÚJO FERREIRA – RA: 6995 LEANDRO MOTA BARBOSA - 7350 FUNDAÇÕES RASAS Atividades Práticas Supervisionadas – APS 584X para obtenção do título de graduação em Engenharia Civil, apresentado ao Centro Universitário de Goiânia – UNICEUG. Aprovado em: _________________________/___/____ Prof.ª MSc. Danilo Gonçalves Batista UNICEUG RESUMO Fundações rasas ou superficiais são aquelas em que a carga da estrutura da edificação é transmitida ao solo pelas pressões distribuídas pela base da fundação. Este tipo de fundação deve ser assentado em profundidade inferior ao dobro de sua menor dimensão em planta. Esta menor dimensão não pode ser menor do que 60 centímetros. Além disso, a NBR 6122/2010 define que quando a fundação rasa for realizada próxima a divisa com terrenos vizinhos, a profundidade do elemento não pode ser menor do que 1,5 m, salvo quando for assente sobre rocha. Palavra Chave: Fundação. Edificação. Profundidade. ABSTRACT Shallow or shallow foundations are those in which the load on the building structure is transmitted to the ground by the pressures distributed by the foundation base. This type of foundation must be installed at a depth less than twice its smallest dimension in plan. This smallest dimension cannot be smaller than 60 centimeters. In addition, NBR 6122/2010 defines that when the shallow foundation is carried out near the boundary with neighboring land, the depth of the element cannot be less than 1.5 m, except when it rests on rock. Key word: Foundation. Edification. Depth. SUMÁRIO Sumário 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 7 2. OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 8 Objetivo Geral ................................................................................................................................. 8 Objetivos Específico ........................................................................................................................ 8 3. REVISÃO BIBLIOGRAFICA ................................................................................................................. 9 3.1. Fundações Superficiais ................................................................................................................ 9 3.2. Tipos de Fundações Rasas ........................................................................................................... 9 3.3. Sapatas ........................................................................................................................................ 9 3.4. Sapatas corrida .......................................................................................................................... 10 3.5. Sapatas associada ...................................................................................................................... 11 3.6. Vigas de Fundação ou Vigas Baldrame ...................................................................................... 12 3.7. Blocos de Fundação ................................................................................................................... 13 3.8. Radier ........................................................................................................................................ 14 3.9. Pilar ............................................................................................................................................ 15 3.10. Viga Baldrame ....................................................................................................................... 16 3.11. Sondagem de Solo ................................................................................................................. 17 4. MÉTODO DE CALCULO .................................................................................................................. 18 4.1. Carga máxima do pilar ............................................................................................................... 18 5. CONCLUSÃO .................................................................................................................................. 23 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................................................. 24 ANEXOS ................................................................................................................................................. 25 7 1. INTRODUÇÃO As fundações rasas, também conhecidas como superficiais, são um tipo de solução para fundações bastante utilizado em edificações de pequeno e médio porte. A principal característica desse tipo de fundação é que as cargas provenientes da superestrutura são transmitidas ao solo principalmente pelo contato da base do elemento de fundação, por esse motivo são chamadas também de fundações diretas. A quantidade de dados necessária à determinação das fundações é relativa a cada situação, oscilando em função de variáveis como: porte da edificação, funcionalidade, concepção estrutural adotada, problemas relativos ao solo, entre outras. Segundo SCHNAID (2000), o custo envolvido na execução de sondagens de reconhecimento, no Brasil, varia entre 0,2 e 0,5% do custo total da obra, sendo que essas informações geotécnicas são indispensáveis na previsão dos custos para a solução de projetos. Porém existem casos em edificações residenciais, onde estes valores podem alcançar 3 e 4%. Nestas situações, cabe ao projetista avaliar cada caso, qualificando a implantação da infraestrutura. Portanto, na hora de escolher qual o tipo de fundação adequado ao seu empreendimento, tenha em mente a disposição, grandeza e natureza das cargas a serem transferidas ao solo; as limitações dos tipos de fundações já existentes no mercado local e as restrições técnicas impostas a cada tipo de fundação; as fundações e condições técnicas dos edifícios vizinhos e o orçamento completo necessário para realizar cada tipo de tipologia (material, mão-de-obra, transporte etc.). 8 2. OBJETIVOS Objetivo Geral Estudar os diferentes tipos de fundações rasas. Objetivos Específico - Citar os tipos de fundações rasas - Analisar a escolha de fundação a ser utilizada em cada um dos casos. 9 3. REVISÃO BIBLIOGRAFICA 3.1. Fundações Superficiais Fundações rasas ou superficiais são aquelas em que a carga da estrutura da edificação é transmitida ao solo pelas pressões distribuídas pela base da fundação. Este tipo de fundação deve ser assentado em profundidade inferior ao dobro de sua menor dimensão em planta. Esta menor dimensão não pode ser menor do que 60 centímetros. 3.2. Tipos de Fundações Rasas As fundaçõesrasas se dividem em sapatas, sapatas corridas, sapatas associadas, vigas de fundação ou baldrame, blocos e radier. 3.3. Sapatas As sapatas são elementos de fundação caracterizados pelo uso de concreto armado. A sua base em planta pode ter formato quadrado, retangular ou trapezoidal. Geralmente são recomendadas para solos com boa capacidade de suporte. Figura 1: Sapatas individuais aguardando concretagem do pilar da sapata. 10 Figura 2: sapata isolada 3.4. Sapatas corrida A sapata corrida é utilizada para suportar cargas oriundas de elementos contínuos que possuem cargas distribuídas linearmente como muros, paredes e outro elementos alongados. Por ser uma fundação rasa sua escavação geralmente é feita à mão sem a necessidade do uso de máquinas ou equipamentos especiais. 11 Figura 2: Sapata corrida 3.5. Sapatas associada Em primeiro lugar o próprio nome dela (Sapata Associada) já nos dá indício de sua característica principal, a sua associação. Ela nada mais é do que uma sapata formada por associação, ou seja, um conjunto de duas sapatas. Normalmente cada sapata é dimensionada de modo a receber cargas de um único pilar, entretanto, quando a distância entre dois pilares é pequena, e consequentemente a distância entre duas sapatas também o é, é comum que haja uma associação destas sapatas, uma união para que se tornem uma. É exatamente aí que a sapata associada entra em cena. Mas a regra é clara, sempre que possível devem ser dimensionadas sapatas isoladas, ou seja, uma para cada pilar da estrutura. Mas, no caso de dois pilares que estejam muito próximos um do outro, pode não ser possível que as sapatas isoladas sejam dimensionadas devido a interferência física que uma possui na outra. Neste caso em específico é feita a sapata associada, uma estrutura de fundação rasa feita para suportar cargas de dois pilares em uma única sapata. Figura 3: Sapata associada 12 3.6. Vigas de Fundação ou Vigas Baldrame Viga baldrame é uma fundação rasa de apoio. Ela é feita de concreto armado e tem formato retangular. A viga baldrame fica localiza abaixo do nível do solo e percorre todo o comprimento das paredes da construção. Geralmente a viga baldrame conecta sapatas isoladas para melhor distribuição dos pesos da construção. Ela também contribui no travamento das colunas ou pilares. Normalmente a armação de aço mais utilizada tem formato de coluna composta por 4 barras de aço. Em casas pequenas com solos firmes é possível fazer a fundação somente com a viga baldrame. Nesses casos os arranques são dispostos e travados diretamente na armadura da viga baldrame antes da concretagem. As armações de aço devem ser posicionadas com os ferros e dobras voltados para cima. Elas nunca devem ter contato direto com o solo, por isso recomenda-se a utilização de espaçadores para isolar o aço e evitar que as armações se movam durante a concretagem. Quando a fundação é composta por sapatas isoladas e viga baldrame, as armações de aço da viga baldrame terão as dobras realizadas nos arranques já fixados na construção das sapatas isoladas. No caso da fundação ser somente com viga baldrame. Os arranques deverão ser fixados nas armações da viga baldrame nas mesmas posições das colunas no projeto. Certifique-se que as colunas dos arranques estão perpendiculares (aprumadas) e se as barras de aço não estão com contato direto com o solo. Figura 4: Viga Baldrame 13 3.7. Blocos de Fundação Bloco é um elemento de fundação rasa ou superficial de concreto que geralmente tem a sua base em planta quadrada ou retangular. De acordo com a NBR 6122/2010, os blocos de fundação são dimensionados sem a necessidade de utilização de armadura pois as tensões de tração atuantes nesses elementos podem ser resistidas pelo concreto devido as dimensões do bloco. O bloco é uma fundação rasa recomendado para pequenas obras em solos com boa capacidade de suporte. Podem ser realizados com concreto simples, usinado ou ciclópico. Como os blocos são elementos de transmissão de carga praticamente pontual, é necessário que se verifique no momento de sua execução, se a locação de obra foi feita corretamente para não haver excentricidade. Figura 5: Bloco de Fundação antes da concretagem 14 Figura 6: Bloco de Fundação já concretado 3.8. Radier Radier é um tipo de fundação rasa que se assemelha a uma placa ou laje que abrange toda a área da construção. Os radiers são lajes de concreto armado em contato direto com o terreno que recebe as cargas oriundas dos pilares e paredes da superestrutura e descarregam sobre uma grande área do solo. Geralmente, o radier é escolhido para fundação de obras de pequeno porte. O radier apresenta vantagens como baixo custo e rapidez na execução, além de redução de mão de obra comparada a outros tipos de fundação superficiais ou rasas. O radier é executado em obras de fundação quando a área das sapatas ocuparem cerca de 70 % da área coberta pela construção ou quando se deseja reduzir ao máximo os recalques diferenciais. 15 Figura 7: Radier 3.9. Pilar Pilares de concreto são elementos estruturais que possuem resistência à tração, compressão, transporte, manuseio, estocagem, desforma e moldagem. Dada sua versatilidade, são as principais opções estruturais usadas em obras, sejam elas construídas usando lajes ou estruturas metálicas. Os pilares são pré-moldados em formatos variados e podem ainda ter dutos para o escoamento de água ou consolos para apoiar vigas, tudo de acordo com a necessidade de cada empreendimento. Os pilares pré-fabricados têm como grande vantagem à economia de concreto que proporcionam a velocidade de construção e o preço mais baixo que acontece como consequência da escala de produção. Dessa forma, ele pode se tornar fundamental no andamento de obras com prazos curtos e ajudar também na economia com a mão de obra decorrente da limpeza no canteiro. 16 Figura 8: Pilar de concreto 3.10. Viga Baldrame Viga Baldrame é um elemento estrutural de concreto armado que tem a função de distribuir a carga das paredes e do teto para a fundação. Ela garante que não ocorra o surgimento de trincas nas paredes, umidade e outros problemas que comprometam a segurança dos moradores. Trata-se de um elemento praticamente obrigatório em obras residenciais que merece toda a atenção dos profissionais de construção civil. Uma das características da viga baldrame é que ela acompanha todo o traçado das paredes. Por esse e por outros motivos trata-se de uma das etapas da obra mais complexas e que exige mais horas de trabalho. A viga baldrame é conhecida como uma fundação rasa, já que é responsável por transferir a carga dos elementos construtivos para a fundação que pode ser uma sapata, bloco de coroamento, entre outras. Esse tipo de viga pode se localizar, ou não, abaixo do solo. No caso da viga baldrame enterrada, é necessário o trabalho de escavação, transporte de solo e aterramento. Quando falamos da viga baldrame executada acima do solo, também chamada de viga baldrame área, é preciso estar atento ao momento exato de executar as instalações hidráulica, elétricas e de piso. 17 Figura 9: Viga baldrame 3.11. Sondagem de Solo A sondagem de solo consiste em um processo de reconhecimento e caracterização do terreno, sendo a maneira de como conhecer as características do terreno, extraindo informações importantes que auxiliam no desenvolvimento da obra, sendo elas: identificação das diferentes camadas do solo, classificação de cada camada, o nível do lençol freático e a capacidade de carga ou resistência do solo em várias profundidades. Hoje em dia, é um pré-requisito à fundações e a grande maioria dos engenheiros estão exigindo a sondagem para poder realizar o projeto estruturale deve ser feita juntamente ao estudo topográfico do terreno. Usualmente chamada de sondagem SPT ou ensaio SPT, é o processo mais utilizado para determinar o tipo de solo, a resistência e o nível de água. Consiste em um tubo vertical a ser golpeado e as informações são obtidas a partir da quantidade de golpes e a profundidade de que cada golpe avança no solo. 18 Figura 10: Tripé usado na sondagem 4. MÉTODO DE CALCULO 4.1. Carga máxima do pilar Sabendo então que o concreto tem resistência característica de 25 MPa, isso significa que o concreto resiste a 250 quilos de carga por cm² e cada pilar é de 12x30cm. Logo: fd = fck x b x h fd = 250 x 12 x 30 fd = 90000 kgf Sabendo que as cargas são majoradas em 1,4. Temos que: Fk = fd / 1,4 Fk = 90000 / 1,4 Fk = 64285,71 kgf Então cada pilar de 12x30cm aguenta uma carga de aproximadamente 65 toneladas com segurança. Temos 11 pilares em nossa planta, cada um medindo 12x30cm se cada um suporta 65 toneladas, logo: 11 x 65 = 715 toneladas Nossa estrutura irá suporta um peso máximo de 715 toneladas. 19 Calculo do lado da base da sapata Não havendo restrição de espaço, vamos optar por sapatas quadradas. A nossa tensão admissível é σadm = 2,38 kgf/cm² P é uma força, que no nosso caso é a carga do pilar, 65t ou 65.000kgf (carga já majorada) Essa é a carga que a superestrutura está transferindo às fundações, ainda falta adicionar o peso próprio da sapata e do solo sobre a mesma. Normalmente considerasse 10% da carga total transferida pela superestrutura. Sendo assim: P = 1,1 x 65.000 = 71.500kgf Agora é só substituir: σ = Pmaj / A = 71.500 / 2,38 = 30.042cm² Sabemos que a área de um quadrado é lado x lado, ou seja, A = L², substituindo L² = 30.042cm², para resolver essa equação basta extrair a raiz √30042 = 173,32cm, na prática 175cm Ou seja, as dimensões da nossa sapata seriam: Figura 11: dimensões da sapata Calculo da altura da sapata A sapata deve atender a altura mínima para ser considerada rígida segundo 20 a NBR 6118, conforme a formulação abaixo. Sendo: h = altura da sapata A = maior dimensão da sapata ap = maior dimensão do pilar Considerando que temos um pilar retangular de 12x30cm e sapata quadrada de 175x175cm h= (175 - 30) / 3 = 48,33cm arredondando 50cm. Verificação do comprimento de ancoragem das barras longitudinais do pilar Além da rigidez da sapata, devemos garantir a ancoragem das armadura longitudinais do pilar. Sabendo que na região do pilar temos boa ancoragem, podemos utilizar a tabela abaixo para descobrir o comprimento de ancoragem (Lb). Adotaremos a utilização de gancho (critério do projetista) Para concreto C25 a tabela nos dá como resultado prevendo a utilização de gancho =26 Lb =26 x ϕ(cm) ϕ(cm) = diâmetro da armadura longitudinal do pilar em cm Lb= 26x1=26cm A altura útil da sapata é calculada da seguinte forma: 21 d = h - c - ϕ1 Sendo: h= altura total da sapata c= cobrimento ϕ1= diâmetro da armadura da sapata (considerada a princípio 10mm) Portanto: d= 50 - 5 - 1= 44cm Se d>Lb Então 44>26 ok!! Verificação da aplicabilidade do "Método das Bielas" Para cálculo da armadura, considera-se que a carga é transferida do pilar para a base da sapata por meio de bielas de concreto comprimido, que induzem tensões de tração na base da sapata, que devem ser resistidas por armadura. Porém, para a aplicabilidade do método deve-se realiza a seguinte verificação: Sendo: d= altura útil da sapata A= maior dimensão da sapata ap= maior dimensão do pilar d ≥ (175 - 30) / 4 = 36,25cm Foi calculado anterior d=44cm, sendo assim, o método das bielas pode ser aplicado. Cálculo da armadura Para isso devemos calcular as forças de tração na base da sapata (T) e posteriormente calcular a área de armadura (As) utilizando as fórmulas abaixo: 22 Sendo: P= carga do pilar b= dimensão da sapata no sentido que se está calculando a armadura bo= dimensão do pilar no sentido que se está calculando a armadura d= altura útil T= força de tração na base fyk= resistência característica do aço (CA50 - 5000 kgf/cm²) T= (65000 x (175 -30)) / 8 x 44 T= 26775,56kgf As= (1,61 x 26775,56) / 5000 As= 8,83cm² Verificando na tabela abaixo As = 10,0cm² com 8 Ø 12,5mm Tabela 1: Área de aço da seção conforme n° de barras 23 5. CONCLUSÃO É importante salientar que para o uso das fundações rasas na construção de obras residenciais ou comerciais, além do projeto, deve se levar em consideração o acompanhamento de um profissional habilitado (Eng. Civil), para evitar possíveis danos com relação ao processo de execução do projeto. A importância do desenvolvimento da fundação está relacionada tanto com o acompanhamento de profissionais, mas também dos estudos de solo para evitar possíveis falhas. Conclui-se que a tensão ou pressão de apoio que a área da base de uma fundação exerce no solo é o fator mais importante relativo à interface base-solo. De acordo com a NBR 6122, as fundações devem ser calculadas considerando-se diagramas de tensão na base representativos e que são em função das características do solo (ou rocha). O principal fator que provoca patologias nas fundações das edificações é o não reconhecimento especifico do solo em questão. Na maior parte dos casos, não existe um estudo prévio do subsolo e sequer um projeto estrutural da fundação a ser executada. Segundo informações do CREA (2019), o principal obstáculo para a contratação de um profissional especializado é a ideia de que se trata de um trabalho caro. Jamais se deve iniciar uma obra e se iludir com possíveis economia com relação a materiais utilizados e qualidade de materiais pois, ao tentar efetuar uma economia seja qual for com relação as especificações recomendadas tanto pelo responsável da obra “o engenheiro civil” como pelas normas que regulamentam a execução do projeto. Esta economia pode causar um dano no resultado final da obra muito grande, algumas vezes demoram a surgir, porem para se efetuar um reparo se torna caro e quase que inviável. Segundo BRITO (1987) apud MELHADO et al (2002) “Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do custo total da edificação. Porém se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir de 5 a 10 vezes o custo da solução mais apropriada para o caso”. Seguindo a premissa de que um projeto deve ser elaborado e executado desde as fundações com muita seriedade evitando o máximo de erros e falhas de 9 execução para evitar futuro aborrecimento no final do projeto, as fundações são o ponto chave do projeto um erro pode levar ao colapso estrutural. 24 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS CREA - Conselho Regional de Engenharia Arquitetura e Agronomia. Disponível em: https://novoportal.crea-rj.org.br/ https://docente.ifrn.edu.br/valtencirgomes/disciplinas/construcao-de-edificios/nbr- 06122-1996-projeto-e-execucao-de-fundacoes https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/educacao/fundacoes- rasas/14156 http://sete.eng.br/871009-noticia-fundacoes-de-construcao- civil#:~:text=Funda%C3%A7%C3%B5es%20de%20Constru%C3%A7%C3%A3o%20 Civil%20s%C3%A3o,terreno%20que%20ela%20ser%C3%A1%20erguida. https://www.sienge.com.br/blog/fundacao-na-construcao-civil/ https://novoportal.crea-rj.org.br/ https://docente.ifrn.edu.br/valtencirgomes/disciplinas/construcao-de-edificios/nbr-06122-1996-projeto-e-execucao-de-fundacoes https://docente.ifrn.edu.br/valtencirgomes/disciplinas/construcao-de-edificios/nbr-06122-1996-projeto-e-execucao-de-fundacoes https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/educacao/fundacoes-rasas/14156 https://siteantigo.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/educacao/fundacoes-rasas/14156http://sete.eng.br/871009-noticia-fundacoes-de-construcao-civil#:~:text=Funda%C3%A7%C3%B5es%20de%20Constru%C3%A7%C3%A3o%20Civil%20s%C3%A3o,terreno%20que%20ela%20ser%C3%A1%20erguida http://sete.eng.br/871009-noticia-fundacoes-de-construcao-civil#:~:text=Funda%C3%A7%C3%B5es%20de%20Constru%C3%A7%C3%A3o%20Civil%20s%C3%A3o,terreno%20que%20ela%20ser%C3%A1%20erguida http://sete.eng.br/871009-noticia-fundacoes-de-construcao-civil#:~:text=Funda%C3%A7%C3%B5es%20de%20Constru%C3%A7%C3%A3o%20Civil%20s%C3%A3o,terreno%20que%20ela%20ser%C3%A1%20erguida https://www.sienge.com.br/blog/fundacao-na-construcao-civil/ 25 ANEXOS 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
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