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PÓS-GRADUAÇÃO - lato sensu ESPECIALIZAÇÃO EM ESTRUTURA DE CONCRETOS E FUNDAÇÕES. MÓDULO: 5-FUNDAÇÕES GEOTECNIA II PROFESSOR: PD. Sc. Francisco Chagas PROGRAMA DE INOVAÇÃO DA INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL DO ESTADO DO CEARÁ FUNDAÇÕES E CONTENÇÕES CADERNO DE ENCARGOS FORTALEZA 2008 Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará APRESENTAÇÃO Este caderno de encargos é dirigido aos engenheiros das empresas construtoras participantes do Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará (INOVACON-CE), com a intenção de orientar a contratação e o acompanhamento das atividades ligadas à execução da infra-estrutura de edifícios na Região Metropolitana de Fortaleza. De acordo com o direcionamento tomado desde a primeira edição em 1998, a descrição das diversas técnicas executivas foi mantida em um nível compatível com estes objetivos sem a pretensão de ensinar a realização dos serviços especiais de geotecnia e fundações que são usualmente contratados com empresas especializadas. Desenvolvido a partir do caderno de encargos preparado para o INOVACON em 1998 e revisto em 2006, ele foi complementado incluindo novas informações sobre as obras de contenção de subsolos, que estão cada mais presentes na obras imobiliárias em Fortaleza. Com esta complementação pretende-se atender as necessidades de conhecimentos dos técnicos das empresas participantes do INOVACON, nas atividades de contenção e escavação de subsolos. Fortaleza, junho de 2008 Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará APRESENTAÇÃO 2006 Este caderno de encargos é dirigido aos engenheiros das empresas construtoras participantes do Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará (INOVACON-CE), com a intenção de orientar a contratação e o acompanhamento das atividades ligadas à execução da infra-estrutura de edifícios na Região Metropolitana de Fortaleza. A descrição das diversas técnicas executivas foi mantida em um nível compatível com estes objetivos sem a pretensão de ensinar a realização dos serviços especiais de geotecnia e fundações que são usualmente contratados com empresas especializadas. Desenvolvido a partir do caderno de encargos preparado para o INOVACON em 1998, ele foi atualizado e complementado incluindo novas técnicas de execução de fundação e trazendo informações sobre a contenção de subsolos mais profundos, que estão hoje presentes na obras imobiliárias em Fortaleza. Com ele pretende-se dotar as empresas participantes do programa de um caderno de encargos de infra-estrutura, abordando as atividades de investigação geotécnica, fundação, contenção, escavação e reaterro. Atualmente o participam do INOVACON treze empresas construtoras (Acopi, Blokus, Colúmbia, Granito, Placic, Santo Amaro, CCB, Alves Lima, Farias Brito, C Rolim, LCR, J Simões e Fibra), que sob a coordenação do NUTEC e com a participação da UFC, UNIFOR, CEFET e SENAI, buscam o aperfeiçoamento tecnológico e gerencial de suas atividades. Conselho Diretor: Ricardo Miranda Antônio de Mattos Brito Neto Manuel Lourenço dos Santos Filho Coordenação: José Ramalho Torres José de Paula Barros Neto Consultor: Antonio Nunes de Miranda Equipe Técnica: Arnaldo Pinheiro Silva Roney Sérgio Marinho de Moura Márcia Rufino Bastos Thiago Ribeiro Francelino Fortaleza, fevereiro de 2006 Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - I - SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO --------------------------------------------------------------------------- 7 2. TIPOS DE FUNDAÇÕES ------------------------------------------------------------ 10 2.1 FUNDAÇÕES DIRETAS: ------------------------------------------------------------------------ 10 2.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS: ------------------------------------------------------------------ 13 2.3 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO: ------------------------------------------------------- 17 3. TIPOS DE CONTENÇÕES --------------------------------------------------------- 19 3.1 TALUDAMENTO ----------------------------------------------------------------------------------- 19 3.2 ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO ------------------------------------------------------------ 21 3.3 ESCOLHA DO TIPO DE CONTENÇÃO ----------------------------------------------------- 26 4. INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA -------------------------------------------------- 28 4.1 SONDAGEM À PERCUSSÃO ------------------------------------------------------------------ 30 4.2 ENSAIO DE CONE -------------------------------------------------------------------------------- 34 4.3 INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS ---------------------------------------------------- 37 5. O SUBSOLO LOCAL ---------------------------------------------------------------- 39 5.1 A GEOLOGIA --------------------------------------------------------------------------------------- 39 5.2 AS CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DA REGIÃO --------------------------------- 43 6. ESCAVAÇÃO E REATERRO ------------------------------------------------------ 49 6.1 REFERÊNCIA DE NÍVEL ------------------------------------------------------------------------ 49 6.2 ESCAVAÇÃO GERAL DO TERRENO ------------------------------------------------------- 50 6.3 ESCAVAÇÃO LOCALIZADA ------------------------------------------------------------------- 51 6.4 REATERRO LOCALIZADO --------------------------------------------------------------------- 51 6.5 REATERRO GERAL ------------------------------------------------------------------------------ 51 6.6 CONTROLE TECNOLÓGICO ------------------------------------------------------------------ 51 7. FUNDAÇÕES DIRETAS (SAPATAS E BLOCOS) --------------------------- 53 7.1 LOCAÇÃO ------------------------------------------------------------------------------------------- 53 7.2 ESCAVAÇÃO E REGULARIZAÇÃO ---------------------------------------------------------- 54 7.3 FORMA E DESFORMA -------------------------------------------------------------------------- 54 7.4 ARMAÇÃO ------------------------------------------------------------------------------------------ 54 7.5 CONCRETO ---------------------------------------------------------------------------------------- 55 7.6 FUNDAÇÕES EM COTAS DIFERENTES -------------------------------------------------- 56 8. FUNDAÇÕES CORRIDAS (ALICERCES) -------------------------------------- 57 8.1 ALICERCE DE PEDRA -------------------------------------------------------------------------- 57 Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - II - 8.2 BALDRAME ----------------------------------------------------------------------------------------- 57 8.3 CINTA DE IMPERMEABILIZAÇÃO ----------------------------------------------------------- 57 9. ESTACAS PREMOLDADAS DE CONCRETO -------------------------------- 58 9.1 CONTRATO DE CRAVAÇÃO ------------------------------------------------------------------ 58 9.2 CONFECÇÃO -------------------------------------------------------------------------------------- 59 9.3 LOCAÇÃO DAS ESTACAS --------------------------------------------------------------------- 59 9.4 CRAVAÇÃO ----------------------------------------------------------------------------------------- 59 9.5 EMENDA DA ESTACA --------------------------------------------------------------------------- 63 9.6 CORTE ----------------------------------------------------------------------------------------------- 64 9.7 ACOMPANHAMENTO DA PROVA DE CARGA -------------------------------------------64 9.8 EXECUÇÃO DO BLOCO DE FUNDAÇÃO ------------------------------------------------- 64 10. ESTACAS METÁLICAS ------------------------------------------------------------- 66 10.1 CONTRATO DE CRAVAÇÃO ------------------------------------------------------------------ 66 10.2 CONFECÇÃO -------------------------------------------------------------------------------------- 67 10.3 LOCAÇÃO DAS ESTACAS --------------------------------------------------------------------- 68 10.4 CRAVAÇÃO DE ESTACAS METÁLICAS --------------------------------------------------- 69 10.5 EMENDA DE TOPO ------------------------------------------------------------------------------ 70 10.6 CORTE ----------------------------------------------------------------------------------------------- 72 10.7 ACOMPANHAMENTO DA PROVA DE CARGA ------------------------------------------- 73 10.8 EXECUÇÃO DO BLOCO DE FUNDAÇÃO ------------------------------------------------- 73 ANEXO C (NORMATIVO) ------------------------------------------------------------------------------- 75 11. ESTACAS FRANKI ------------------------------------------------------------------- 83 11.1 CONTRATO DE EXECUÇÃO ------------------------------------------------------------------ 84 11.2 LOCAÇÃO DAS ESTACAS --------------------------------------------------------------------- 84 11.3 CRAVAÇÃO DO TUBO -------------------------------------------------------------------------- 84 11.4 ABERTURA DA BASE --------------------------------------------------------------------------- 88 11.5 CONCRETAGEM DO FUSTE ------------------------------------------------------------------ 90 11.6 PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA ------------------------------------------------------- 94 11.7 CONTROLE GERAL DO ESTAQUEAMENTO --------------------------------------------- 95 11.8 ACOMPANHAMENTO DA PROVA DE CARGA ------------------------------------------- 96 11.9 EXECUÇÃO DO BLOCO DE FUNDAÇÃO ------------------------------------------------- 96 12. ESTACAS BROCA ------------------------------------------------------------------- 98 12.1 CONTRATO DE EXECUÇÃO ------------------------------------------------------------------ 98 12.2 LOCAÇÃO DAS ESTACAS --------------------------------------------------------------------- 99 12.3 EXECUÇÃO ----------------------------------------------------------------------------------------- 99 12.4 ACOMPANHAMENTO DA EXECUÇÃO: ---------------------------------------------------- 99 12.5 CORTE --------------------------------------------------------------------------------------------- 101 12.6 ACOMPANHAMENTO DA PROVA DE CARGA ----------------------------------------- 101 12.7 EXECUÇÃO DO BLOCO DE FUNDAÇÃO ----------------------------------------------- 101 Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - III - 13. ESTACA-RAIZ ------------------------------------------------------------------------ 103 13.1 CONTRATO DE EXECUÇÃO ---------------------------------------------------------------- 106 13.2 LOCAÇÃO DAS ESTACAS ------------------------------------------------------------------- 106 13.3 PERFURAÇÃO ----------------------------------------------------------------------------------- 107 13.4 PREENCHIMENTO DO FURO --------------------------------------------------------------- 107 13.5 EXTRAÇÃO DO REVESTIMENTO --------------------------------------------------------- 108 13.6 PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA ----------------------------------------------------- 108 13.7 CONTROLE GERAL DO ESTAQUEAMENTO ------------------------------------------- 109 13.8 ACOMPANHAMENTO DA PROVA DE CARGA ----------------------------------------- 109 13.9 EXECUÇÃO DO BLOCO DE FUNDAÇÃO ----------------------------------------------- 110 14. ESTACA HÉLICE CONTÍNUA ---------------------------------------------------- 112 14.1 CONTRATO DE EXECUÇÃO ---------------------------------------------------------------- 113 14.2 LOCAÇÃO DAS ESTACAS ------------------------------------------------------------------- 114 14.3 EXECUÇÃO DAS ESTACAS ----------------------------------------------------------------- 114 14.6 PREPARO DA CABEÇA DA ESTACA ----------------------------------------------------- 116 14.7 CONTROLE GERAL DO ESTAQUEAMENTO ------------------------------------------- 116 14.8 ACOMPANHAMENTO DA PROVA DE CARGA ----------------------------------------- 117 14.9 EXECUÇÃO DO BLOCO DE FUNDAÇÃO ----------------------------------------------- 117 15. CORTINA DE CONTENÇÃO ---------------------------------------------------- 119 15.1 CONTRATO DE EXECUÇÃO ----------------------------------------------------------------- 126 15.2 LOCAÇÃO DAS CORTINAS ------------------------------------------------------------------ 126 15.3 EXECUÇÃO --------------------------------------------------------------------------------------- 126 15.4 ACOMPANHAMENTO DA EXECUÇÃO --------------------------------------------------- 127 16. TIRANTES ----------------------------------------------------------------------------- 128 16.1 CONTRATO DE EXECUÇÃO ----------------------------------------------------------------- 129 16.2 CUIDADOS NA EXECUÇÃO DOS TIRANTES ------------------------------------------ 130 16.3 LOCAÇÃO E NIVELAMENTO ---------------------------------------------------------------- 130 16.4 PERFURAÇÃO ---------------------------------------------------------------------------------- 130 16.5 MONTAGEM E INSTALAÇÃO DOS TIRANTES ----------------------------------------- 131 16.6 INJEÇÃO DOS TIRANTES ------------------------------------------------------------------- 131 16.7 PROTENSÃO DOS TIRANTES ------------------------------------------------------------- 132 16.8 INCORPORAÇÃO DOS TIRANTES -------------------------------------------------------- 132 16.9 CONTROLE GERAL DO ATIRANTAMENTO -------------------------------------------- 132 17. CHUMBADORES -------------------------------------------------------------------- 134 17.1 CONTRATO DE EXECUÇÃO ---------------------------------------------------------------- 134 17.2 CUIDADOS NA EXECUÇÃO DOS CHUMBADORES --------------------------------- 135 17.3 LOCAÇÃO E NIVELAMENTO ---------------------------------------------------------------- 135 17.4 PERFURAÇÃO ----------------------------------------------------------------------------------- 135 17.5 MONTAGEM E INSTALAÇÃO DOS CHUMBADORES -------------------------------- 136 17.6 PREENCHIMENTO DO FURO --------------------------------------------------------------- 136 17.7 CONTROLE GERAL DOS CUMBADORES ---------------------------------------------- 136 18. DRENOS -------------------------------------------------------------------------------- 138 Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - IV - 19. PROVA DE CARGA ---------------------------------------------------------------- 140 19.1 PROVA DE CARGA ESTÁTICA -------------------------------------------------------------- 140 19.2 PROVA DE CARGA DINÂMICA -------------------------------------------------------------- 143 19.3 CONTRATO DE EXECUÇÃO ----------------------------------------------------------------- 144 19.4 ACOMPANHAMENTO DA EXECUÇÃO --------------------------------------------------- 145 ANEXOS ------------------------------------------------------------------------------------- 148 ANEXO 1: CÁLCULO DA PROFUNDIDADE DA SONDAGEM ANEXO 2: CÁLCULO DO COMPRIMENTO DAS ESTACAS ANEXO 3: EXEMPLOS DE CÁLCULO DE ESTACAS ANEXO 4: TERMOS DE REFERÊNCIA PARA CONTRATAÇÃO Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações -7 - 1. INTRODUÇÃO Na construção de um edifício, as atividades relativas às fundações e contenções das escavações constituem uma etapa importante do desenvolvimento da obra. A segurança do edifício em construção e das edificações vizinhas, bem como o custo e o prazo destinado a esta etapa dentro do planejamento geral da obra são pontos algumas vezes conflitantes e que exigem cuidadosa atenção. Por outro lado, não sendo diferente das demais tarefas da construção civil, a execução da infraestrutura obedece a seqüência normal: planejamento, projeto, construção e controle. O que poderia ser ressaltado, em relação a estas atividades, é a necessidade do envolvimento de especialistas e empresas que são contratados para a realização da investigação geotécnica do subsolo, a elaboração dos projetos e execução de serviços especiais. Todos estes trabalhos devem obedecer às recomendações das normas e serem realizados dentro da melhor tecnologia disponível, sob a permanente supervisão e controle da equipe técnica da empresa construtora. A seguir, são discutidos os principais aspectos destes trabalhos. Os projetos de fundações e das contenções são baseados na investigação geotécnica do terreno, cuja programação e execução devem obedecer ao previsto nas normas: • NBR – 08036 Programação de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos para Fundações de Edifícios • NBR – 06484 Execução de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos • NBR – 07250 Identificação e Descrição de Amostras de Solos em Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos • MB – 3406 Solo – Ensaio de Penetração de Cone in situ (CPT) A elaboração dos projetos, a execução das fundações e obras de contenção, o controle da execução dos aterros e a realização das provas de carga devem seguir o estabelecido nas normas: • NBR – 6122 Projeto e Execução de Fundações • NBR – 6118 Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado • NBR – 11682 Estabilidade de Taludes • NBR – 8044 Projeto Geotécnico • NBR – 12131 Estacas – Prova de Carga Estática • NBR – 6489 Prova de Carga sobre o terreno de Fundação • NBR – 13208 Estacas – Ensaios de Carregamento Dinâmicos • NBR – 5681 Controle Tecnológico da Execução de Aterros em Obras de Edificações • NBR – 5629 Execução de Tirantes Ancorados no Terreno Durante a investigação geotécnica, elaboração dos projetos e execução das obras é preciso ter-se em mente que o objetivo é obter-se da forma mais econômica uma infraestrutura que tenha as seguintes características: Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 8 - • A fundação deve ser segura em relação à ruptura do solo. • A fundação não deve sofrer recalque excessivo (ou seja, o recalque deve ser compatível com a estrutura). • O taludamento e as obras de contenção devem assegurar a estabilidade dos terraplenos e taludes resultantes das escavações para implantação das dos andares enterrados e para execução das fundações. • O taludamento e as obras de contenção devem evitar deformações nas edificações vizinhas que possam afetar suas estruturas e causar incômodos aos seus moradores e usuários. Este objetivo é alcançado, pelo trabalho da equipe técnica da empresa construtora e pela contratação de empresas e profissionais competentes e idôneos, com o desenvolvimento das seguintes atividades: • Reunião de informações quanto à natureza da estrutura e o valor das cargas. • Investigação do subsolo. • Escolha dos tipos mais adequados de fundação. • Calculo das cargas admissíveis e estimativas dos recalques. • Levantamento das edificações vizinhas, com determinação do porte das obras, estado de conservação, distância até as divisas, tipo, profundidade das fundações e distância até as divisas, existência e profundidade de subsolos. • Escolha do tipo mais adequado de contenção. • Estimativa do custo de cada solução e seleção da melhor opção. • Elaboração do projeto geométrico e estrutural das fundações e contenções. • Escolha e contratação da empresa executora. • Acompanhamento e controle dos serviços executados diretamente ou subcontratados. • Elaboração do “as built”. Para orientar a contratação, a supervisão, o acompanhamento e o controle destas atividades, as informações consideradas úteis aos engenheiros construtores são apresentadas a seguir, agrupadas de acordo com o assunto abordado, nos itens: Tipos de Fundação Tipos de Contenção Investigação Geotécnica Subsolo em Fortaleza Escavação e Reaterro Fundações Diretas Fundações Corridas Estacas Premoldadas de Concreto Estacas Metálicas Estacas Franki Estacas Broca Estacas Raízes Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 9 - Estacas Hélice Contínua Cortina de Contenção Tirantes Chumbadores Drenos Prova de Carga Cabe, ainda, ressaltar que no decorrer da obra a equipe técnica da Construtora, com o apoio do Calculista de Estruturas e do Consultor de Fundações, fará no projeto, as alterações e adaptações que se façam necessárias. Ao final, será preparado um relatório com o projeto eventualmente modificado e contendo o registro de todos os fatos pertinentes à fundação e à contenção (“as built”). Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 10 - 2. TIPOS DE FUNDAÇÕES A fundação é a parte da estrutura que transmite ao terreno o peso da estrutura e as cargas as quais ela é submetida. As fundações podem ser superficiais ou profundas. Uma fundação é dita superficial quando ela se apóia sobre o solo situado logo abaixo da estrutura. Ao contrário, ela é profunda quando as cargas são transmitidas a camadas mais profundas (em relação à estrutura) do subsolo. A seguir são apresentados comentários sobre alguns tipos mais comuns de fundações e a escolha da alternativa a ser adotada. 2.1 FUNDAÇÕES DIRETAS: As fundações diretas podem ser em: • Bloco – são fundações de grande rigidez (de alvenaria, concreto simples ou ciclópico) que trabalham somente à compressão. • Sapata – são fundações de pequena altura em concreto armado que trabalham à flexão. As fundações diretas podem ser classificadas, ainda, em: • Isolada – quando suporta um único pilar. • Corrida – quando suporta um grupo de pilares em linha ou uma parede. • Associada – quando suporta dois ou mais pilares, cujas sapatas calculadas isoladamente iriam se superpor. A associação das sapatas pode resultar em todos os pilares apoiados em um único elemento de fundação, formado por uma laje contínua que se apóia sobre o terreno e ocupa em planta a área de projeção da obra. Neste caso, a fundação é denominada de radier. O dimensionamento das fundações diretas é feito de acordo com a seqüência indicada a seguir: 1) Determinação da tensão de ruptura do terreno na profundidade em que se pretende instalar as fundações (bloco, sapata ou radier). 2) Determinação da tensão admissível, dividindo a tensão de ruptura por um coeficiente de segurança (comumente igual a 2,0) que será adotada como tensão de trabalho das fundações. 3) Pré-dimensionamento das sapatas (bloco ou radier). 4) Verificação se os recalques são compatíveis com a estrutura. A tabela 2.1 apresenta os recalques admissíveis. Em caso negativo: 5) Volte para o item 3 e adote uma tensão de trabalho menor. 6) Aprofunde a sapata (bloco ou radier). 7) Adote fundação profunda. 8) Dimensionamento geométrico. 9) Cálculo estrutural. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações- 11 - Tabela 2.1 – Recalques Admissíveis. RECALQUES ADMISSÍVEIS Recalque Uniforme Recalque Diferencial Distorção l r rrr = Δ −=Δ minmax RECALQUES ADMISSÍVEIS Movimento Fator Limitante Recalque Máximo Recalque - Drenagem - Acesso Possibilidade de Recalque Diferencial – Alvenaria Estrutural – Estrutura de Concreto 150 – 300mm 300 – 600mm 25 – 50mm 50 – 100mm Distorções (1) – Primeiras Rachaduras em Paredes 300 1 (2) – Danos nas Estruturas de Concreto 250 1 (3) – Rachaduras Generalizadas nas Paredes 150 1 600300 1 rΔ = cmr 2=Δ (1) 600250 1 rΔ = cmr 4,2=Δ (2) 600150 1 rΔ = cmr 4=Δ (3) Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 12 - APRESENTAÇÃO DO PROJETO DE FUNDAÇÃO DIRETA O projeto de fundações diretas consiste de textos, quando necessários, e desenhos com plantas e seções indicando as dimensões horizontais e verticais das sapatas, no qual deve ser obedecido o seguinte: • Indicação clara das escalas adotadas em cada desenho. • Nas seções, indicar as cotas. • Na planta, indicar o contorno do terreno e projeção dos elementos de arquitetura (Pilares, subsolo, etc.) • Indicar o RN, que deve ser o mesmo das sondagens e o único adotado para todos os projetos. • Se existirem sapatas em níveis diferentes, como, por exemplo, as dos pilares junto aos elevadores, indicar a cota de cada sapata e, em nota, esclarecer ordem e processos executivos. • Em nota, indicar a taxa de trabalho das fundações e as cotas correspondentes. • Em nota, fazer referência ao relatório de sondagem e relatório de consultoria geotécnica, se houver, que orientaram o projeto de fundações. • Em nota, a partir das sondagens, indicar o tipo de solo no qual será assente as sapatas. • Caso haja interferência com o projeto de contenção, indicar através de plantas, seções e notas explicativas, os procedimentos executivos. • Em caso de execução por etapas, explicar através de notas as diversas etapas e para cada etapa apresentar as plantas e cortes correspondentes. • Caso haja necessidade de contenção ou taludamento das escavações localizadas para execução das sapatas, apresentar em planta, cortes e notas explicativas todos as informações necessárias à execução. • Apresentar a especificação do aço, o fck do concreto e as demais informações necessárias à concretagem • Indicar os cuidados relativos a escavação das bases das sapatas e a regularização através de camadas de brita e concreto, indicando os cuidados especiais quando houver presença de água. • Apresentar o detalhamento das armaduras em desenho próprio e o correspondente quadro de ferros. • Todo o projeto deve estar de acordo com a NBR 6118 – Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 13 - 2.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS: As fundações profundas são adotadas quando o uso de fundações diretas não for possível ou se demonstrar demasiadamente caro, em razão de: • Camadas pouco resistentes ou muito compressíveis logo abaixo da estrutura. • Fundações sujeitas a forças horizontais ou de arrancamento. • Risco de erosão. Este tipo de fundação pode ser em: • Estacas – são peças longas cilíndricas ou prismáticas cravadas ou confeccionadas no solo. As estacas podem ser de aço ou concreto. • Tubulões – são estruturas de fundação obtidas pela concretagem de um poço escavado no solo. Diferencia-se das estacas escavadas de grande diâmetro pela ocorrência de trabalho humano no interior do poço. As estacas metálicas podem ser constituídas por trilhos, perfis metálicos e tubos, ou conjuntos destes elementos soldados longitudinalmente. Elas apresentam as seguintes vantagens: • São facilmente cortadas e emendadas, o que permite atingir grandes profundidades e também serem usadas em subsolos irregulares onde as estacas apresentam comprimentos muito diferentes. Por exemplo, em um edifício na Av. Beira Mar, duas estacas do mesmo bloco, distantes uma da outra 60cm, apresentaram nega com comprimentos de 6 m e 18 m. • Têm alta resistência, o que possibilita a penetração em camadas compactas, permitindo que a estaca suporte elevada carga de arrancamento. Também permite que camadas compactas sobrejacentes a camadas compressíveis sejam ultrapassadas, indo a estaca se apoiar em camadas mais profundas de maior resistência e sem perigo de recalque. • A elevada resistência do aço e a possibilidade de formação de conjuntos de trilhos ou perfis soldados longitudinalmente permitem a obtenção de estacas capazes de suportar cargas elevadas. Por exemplo, o triplo trilho 68 ( 3TR68) suporta até 180 ton. As principais desvantagens das estacas metálicas são: • São sensíveis à corrosão, quando cravadas em aterros ou expostas ao ar ou à lâminas d’água livres. • Desviam com facilidade quando encontram obstáculos localizados durante a cravação. • Custo relativamente alto quando comparado com o de outros tipos de estacas. As estacas de concreto podem ser peças pré-moldadas cravadas no solo ou concretadas em furo executado no terreno, quando são chamadas de moldadas “in situ” (tipo Franki, raiz e broca). Estas estacas apresentam as vantagens e desvantagens resumidamente indicadas a seguir: Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 14 - PRÉ-MOLDADAS Vantagens: baixo custo, resistência à corrosão, elevada rigidez e sua cravação é facilmente controlada. Desvantagens: emenda difícil, não atravessam camadas resistentes, quebram com relativa facilidade e sua cravação causa vibração no terreno afetando as construções vizinhas. FRANKI Vantagens: baixo custo, resistência à corrosão, elevada rigidez, suportam cargas elevadas e podem ter comprimentos diferentes, adaptando-se às irregularidades do subsolo. Desvantagens: só atravessam camadas resistentes até 15m de profundidade e utilizando procedimento especial que retarda a execução, o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora e sua execução causa grande vibração no terreno afetando as construções vizinhas. BROCA Vantagens: baixo custo. Desvantagens: baixa capacidade de carga, são executadas com dificuldade ao ser atingido o nível d’água e o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora. RAIZ Vantagens: resistência à corrosão, não causam vibração no terreno e podem ser executadas em locais de acesso difícil. Desvantagens: custo elevado e o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora. HÉLICE CONTÍNUA Vantagens: não causam vibração no terreno, alta velocidade de execução e procedimento de execução controlado por sistema informatizado. Desvantagens: custo elevado, o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora e não ultrapassam camadas resistentes. O dimensionamento das fundações em estacas é feito de acordo com a seqüência indicada a seguir: 1) Determinação da carga de ruptura das estacas para diversas profundidades. 2) Determinação da carga admissível nestas profundidades, dividindo a carga de ruptura por um coeficiente de segurança comumente igual a 2,0. 3) Escolha do comprimento das estacas de modo que atinjam a profundidade na qual a carga admissível é igual ou maior que carga máxima admissível estrutural da estaca, que normalmente é adotada como carga de trabalho. 4) Distribuição das estacas nos blocos de coroamento de acordo com a carga dos diversos pilares da obra. Programa de Inovaçãoda Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 15 - 5) Verificação se os recalques são compatíveis com a estrutura. Em caso negativo: a) Refaça o cálculo adotando, se possível, uma maior profundidade para as estacas. b) Volte para o item 4 e adote uma menor carga de trabalho e (ou) um maior espaçamento entre as estacas. c) Adote um outro tipo de estaca que permita atingir camadas mais resistentes do terreno. Por exemplo, substituindo estacas em concreto por estacas metálicas. 6) Dimensionamento estrutural dos blocos de coroamento das estacas. 7) Cálculo da nega de cravação, no caso de estacas metálicas, pré-moldadas de concreto ou Franki, que irá orientar o controle da execução na obra. Os tubulões são executados pelo preenchimento com concreto de um poço escavado manualmente, com ou sem revestimento. Eles podem ter a base alargada para maior capacidade de carga. Apresentam como vantagens a capacidade de suportar cargas elevadas e de resistir à forças horizontais, isto os recomendam para estruturas com cargas concentradas em um pequeno número de pilares, por exemplo: pontes. Aliás, no Ceará são usados quase que exclusivamente na fundação de pontes e viadutos. Poderiam ser usados com relativa vantagem em solos argilosos sem a presença de lençóis freáticos, no entanto, a falta de costume de sua utilização pelas empresas construtoras de edifícios os relegam ao esquecimento. Prédio fundado em tubulões, aqui em Fortaleza, existe o edifício da Teleceará na Avenida Borges de Melo. Talvez seja o único e, cabe ressaltar, foi construído por empresa do Sul. O dimensionamento dos tubulões é semelhante ao das fundações em sapatas, normalmente não se levando em conta o atrito ao longo do fuste. APRESENTAÇÃO DO PROJETO DOS BLOCOS DE ESTACAS O projeto dos blocos de coroamento das estacas consiste de textos, quando necessários, e desenhos com plantas e seções indicando as dimensões horizontais e verticais dos blocos, no qual deve ser obedecido o seguinte: • Indicação clara das escalas adotadas em cada desenho. • Nas seções, indicar as cotas. • Na planta, indicar o contorno do terreno e projeção dos elementos de arquitetura (Pilares, subsolo, etc.) • Indicar o RN, que deve ser o mesmo das sondagens e o único adotado para todos os projetos. • Se existirem blocos em níveis diferentes, como, por exemplo, os dos pilares junto aos elevadores, indicar a cota de cada bloco e, em nota, esclarecer ordem e processos executivos. • Caso haja interferência com o projeto de contenção, indicar através de plantas, seções e notas explicativas, os procedimentos executivos. • Em caso de execução por etapas, explicar através de notas as diversas etapas e para cada etapa apresentar as plantas e cortes correspondentes. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 16 - • Caso haja necessidade de contenção ou taludamento das escavações localizadas para execução dos blocos, apresentar em planta, cortes e notas explicativas todos as informações necessárias à execução. • Apresentar a especificação do aço, o fck do concreto e as demais informações necessárias à concretagem • Indicar os cuidados relativos a escavação das bases dos blocos e a regularização através de camadas de brita e concreto, indicando os cuidados especiais quando houver presença de água. • Apresentar o detalhamento das armaduras em desenho próprio e o correspondente quadro de ferros. • Todo o projeto deve estar de acordo com a NBR 6118 – Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado. APRESENTAÇÃO DO PROJETO DE ESTAQUEAMENTO O projeto de estaqueamento consiste de textos, quando necessários, e desenhos com plantas indicando a distribuição das estacas nos blocos de estacas, no qual deve ser obedecido o seguinte • Indicação clara das escalas adotadas em cada desenho. • Na planta, indicar o contorno do terreno e projeção dos elementos de arquitetura (Pilares, subsolo, etc.) • Indicar o RN, que deve ser o mesmo das sondagens e o único adotado para todos os projetos. • Se existirem blocos em níveis diferentes, como, por exemplo, os dos pilares junto aos elevadores, indicar a cota de cada bloco e do topo da estaca e, em nota, esclarecer ordem e processos executivos. • Em nota, fazer referência ao relatório de sondagem e relatório de consultoria geotécnica, se houver, que orientaram o projeto de fundações. • Em nota, a partir das sondagens, indicar o tipo, as cargas de trabalho nominal e o comprimento das estacas. • Apresentar quadro de cargas de trabalho das estacas. • Caso haja interferência da execução das estacas com a contenção, indicar através de plantas, seções e notas explicativas, os procedimentos executivos. • Em caso de execução por etapas, explicar através de notas as diversas etapas e para cada etapa apresentar as plantas e cortes correspondentes. • Caso haja necessidade de contenção ou taludamento das escavações localizadas para execução das estacas, apresentar em planta, cortes e notas explicativas todos as informações necessárias à execução. • Apresentar o detalhamento e as especificação de materiais e de execução das estacas. • Indicar os cuidados relativos ao corte das estacas e de ligação delas com os blocos. • Indicar os critérios de controle da locação. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 17 - • Todo o projeto deve estar de acordo com a NBR 6118 – Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado. 2.3 ESCOLHA DO TIPO DE FUNDAÇÃO: Finalmente, cabe comentar sobre a escolha do tipo de solução para a fundação. Quase sempre as fundações diretas são a primeira opção a ser examinada, sendo que, como já foi dito, as fundações profundas são adotadas quando o uso de fundações diretas não for possível ou se demonstrar demasiadamente caro. Descartada a fundação direta, a decisão por uma solução em estaca normalmente fica entre as estacas metálicas, premoldadas ou Franki, sendo a estaca broca (pela reduzida capacidade de carga) e a estaca-raiz (devido ao custo elevado) reservadas para atender a situações especiais. A partir das vantagens e desvantagens citadas acima e tendo em vista alguns outros aspectos é possível ressaltar algumas diferenças entre as estacas mais comumente usadas (metálicas, premoldadas e Franki) no que diz respeito a execução e controle. Estas diferenças, que devem ser levadas em conta na escolha do tipo de fundação, são resumidamente indicadas a seguir: • Durante a execução, as estacas premoldadas e as Franki, ainda com maior intensidade, causam grande perturbação em torno, pelo barulho e pela vibração produzida no terreno. • Ao contrário, as estacas metálicas causam pouca perturbação devido à vibração do terreno durante a execução. • O controle de qualidade das estacas Franki é, em grande parte, responsabilidade da equipe de execução, ficando com a equipe de supervisão, normalmente, a possibilidade de controlar a cravação do tubo e os volumes de concreto usados. • A execução e cravação das estacas premoldadas e metálicas são fácil e completamente controladas pela equipe de supervisão. • A maior capacidade de carga das estacas metálicas e Franki resultam, quase sempre, em um menor volume de concreto dos blocos de coroamento, quando comparadas com as estacas premoldadas. • As estacas metálicas exigem maior profundidade para alcançar a capacidade de carga prevista. • Em seguida, com menor profundidade estão as estacas Franki e, finalmente, as premoldadas são comparativamente as mais curtas. • As provas de carga estáticas das estacas metálicas e Frankisão de difícil execução pelo alto valor da carga de trabalho. • As provas de carga dinâmicas normalmente não oferecem bons resultados nas estacas Franki. • As provas de carga dinâmicas são facilmente realizadas e interpretadas em se tratando de estacas premoldadas e metálicas. Finalmente, em relação a estas três alternativas mais comum de fundação profunda (metálicas, premoldadas e Franki) cabe lembrar que uma comparação efetiva de Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 18 - custos só poderá ser feita se o comprimento médio das estacas for estimado e os blocos de coroamento forem predimensionados, permitindo uma avaliação mais completa dos custos envolvidos. Deverão ser levados em conta, ainda, os prazos de execução. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 19 - 3. TIPOS DE CONTENÇÕES A estabilidade dos terraplenos formados pelas escavações necessárias a construção das obras civis, bem como a segurança de edificações vizinhas, é garantida através de taludamento do terreno ou pela execução de estruturas de contenção. As contenções, constituídas por estacas de concreto moldadas “in situ” ou por outros elementos estruturais, são usadas nos locais previstos no projeto, para evitar desmoronamento quando o terreno tiver que ser escavado abaixo do nível da vizinhança e não houver espaço suficiente para taludamento. A seguir são apresentados comentários sobre taludamento, tipos mais comuns de contenções e a escolha da alternativa a ser adotada. 3.1 TALUDAMENTO: Quando houver possibilidade de garantia da estabilidade do terreno por taludamento do terreno, esta será a solução adotada. A verificação da possibilidade de taludamento é feita de acordo com a seqüência indicada a seguir: 1) Determinação da profundidade em que se pretende instalar as fundações (bloco, sapata ou radier) e as escavações gerais para criação dos andares de subsolo. 2) Exame da planta da edificação para verificar a possibilidade de se atingir as profundidades previstas através de taludamento. 3) Exame das sondagens do terreno para identificar as características das camadas do subsolo que irão influenciar o taludamento e, também, para verificar a existência e profundidade do lençol freático. 4) Levantamento das edificações vizinhas, com definição das distâncias às divisas, estado geral da obra, existência e profundidade de subsolos ao longo das divisas, tipo e profundidade das fundações. 5) Desenho das seções do terreno adotando-se as inclinações compatíveis com as características do solo a ser escavado. 6) Desenho da planta com indicação de bermas e taludes, verificando-se a aplicabilidade do taludamento em toda área a ser escavada e eventual necessidade de se prever alguma estrutura de contenção localizada para garantir a estabilidade de algum trecho do terreno. 7) Desenho detalhado de plantas e seções, tantos quantos necessários para o entendimento do projeto, que mostrem claramente a programação das escavações e as fases de execução. 8) Análise da estabilidade dos taludes caso o terreno apresente características peculiares ou o porte da obra justifique. 9) Dimensionamento e projeto de alguma eventual estrutura de contenção localizada que seja necessária. 10) Levantamento de quantitativos, cálculo de orçamentos e redação do memorial descritivo do projeto e das especificações. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 20 - APRESENTAÇÃO DO PROJETO DE TALUDAMENTO O projeto de taludamento consiste de textos, quando necessários, e desenhos com plantas e seções indicando as dimensões horizontais e verticais dos terraplenos que serão formados pela escavação do terreno, no qual deve ser obedecido o seguinte: • Indicação clara das escalas adotadas em cada desenho. • Nas seções, indicar as cotas. • Na planta, indicar o contorno do terreno e projeção dos elementos de arquitetura (Pilares, subsolo, etc.) • Indicar localização e cota do RN, que deve ser o mesmo das sondagens e o único adotado para todos os projetos. • Posição e tipo das edificações vizinhas, indicando as distâncias delas à divisa e cotas do terreno natural e de subsolos, se existirem. • Indicação em planta da largura e cota das bermas, do topo e do pé dos taludes e dos planos horizontais a serem alcançados na escavação geral. • Indicação em planta das escavações localizadas para execução de blocos e sapatas. • Se existirem sapatas em níveis diferentes, como, por exemplo, as dos pilares junto aos elevadores, indicar a cota de cada sapata e, em nota, esclarecer ordem e processos executivos. • Diversas seções normais às divisas mostrando as edificações vizinhas, bermas, taludes, planos horizontais a serem alcançados na escavação geral e as escavações localizadas que possam interferir com os vizinhos ou ameaçarem a estabilidade dos taludes. • Caso a escavação vá ser procedida por fases, indicar nas seções as cotas a serem atingidas nas diversas etapas e preparar um desenho em planta para cada uma destas etapas. • Em nota, fazer referência ao relatório de sondagem e relatório de consultoria geotécnica, se houver, que orientaram o projeto de taludamento. • Através de notas, apresentadas no próprio desenho, esclarecer se a escavação será feita por etapas, a seqüência das atividades, o destino a ser dado ao material escavado, a origem do material de reaterro, as especificações geométricas das seções escavadas e as especificações geométricas e tecnológicas dos reaterros. • Caso esteja prevista a execução de obras de contenção (cortinas diafragmas, cortinas de estacas moldadas “in situ”, muros de arrimo, tirantes, etc.), estes elementos devem ser indicados nas plantas e seções, independentemente dos projetos específicos de cada um deles. • Qualquer ocorrência que possa interferir com a obra (poços tubulares ou “cacimbas”, aterros de lixo ou entulhos, grandes massas enterradas de alvenaria ou concreto remanescente de obras anteriores, etc.) deve ser indicada em planta e nas notas será descrito o procedimento a ser adotado para solucionar o problema. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 21 - 3.2 ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO: As estruturas de contenção são adotadas quando por falta de espaço não for possível o taludamento ou se por alguma razão (custo elevado, dificuldade executiva, prazo alongado, etc.) esta solução não for recomendável. Em relação ao comportamento estrutural, os tipos mais comuns de contenção são: • Cortinas em balanço – cortinas formadas por um conjunto de estacas cravadas ou confeccionadas no solo. As estacas, que podem ser de aço ou concreto, ficam parte em balanço e parte (“ficha”) enterradas no terreno. • Cortinas apoiadas em bermas provisórias – neste caso a cortina, usualmente em concreto, fica provisoriamente apoiada em bermas, que após a execução da estrutura do edifício e travamento da cortina, são escavadas. • Cortinas atirantadas – são estruturas de contenção apoiadas em tirantes que resistem ao empuxo do terrapleno contido pela cortina. Tendo em vista as condições peculiares das obras imobiliárias, as obras de contenção geralmente são projetadas em duas fases: • No decorrer das escavações, execução das fundações e construção dos pavimentos enterrados, as estruturas de contenção, provisoriamente, devem suportar o empuxo dos terraplenos e garantir a estabilidade das edificações vizinhas.• Concluída esta primeira fase, as contenções são ligadas à estrutura do edifício, sendo as forças de empuxo transferidas para a estrutura do edifício que passa a absorver os esforços devidos aos empuxos de terra e, em alguns casos, as cargas oriundas das fundações das edificações vizinhas. As estruturas de contenção podem ser constituídas de aço, concreto e madeira, ou de composições destes três materiais. As contenções metálicas podem ser constituídas por trilhos e perfis metálicos em conjunto com pranchas horizontais de madeira ou pré-moldadas em concreto. Ou podem ser formadas pela cravação de estacas pranchas em aço. Elas apresentam as seguintes vantagens: • São facilmente cortadas e emendadas, o que permite atingir grandes profundidades e também serem usadas em subsolos irregulares onde as cortinas apresentam comprimentos muito variáveis. • Têm alta resistência, o que possibilita a penetrar ou ultrapassar camadas compactas. As principais desvantagens das cortinas metálicas são: • São sensíveis à corrosão, quando cravadas em aterros ou expostas ao ar ou à lâminas d’água livres. • Desviam com facilidade quando encontram obstáculos localizados durante a cravação. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 22 - • Custo relativamente alto quando comparado com o de outros tipos de cortinas. principalmente. quando não podem ser recuperadas e ficam permanentemente enterradas. As cortinas de concreto podem ser formadas por estacas pré-moldadas cravadas no solo ou concretadas em furo executado no terreno (tipo raiz ou broca). As cortinas podem ser formadas por estacas contíguas ou podem ser compostas de estacas espaçadas. Neste último caso, na medida que a escavação vai avançando, o solo entre as estacas vai sendo contido pela instalação de placas premoldadas ou pela execução de placas concretadas “in situ”. Os tipos mais comuns de cortina de concreto são resumidamente descritos a seguir. Cortina Contínua de Estacas Brocas: São formadas pela perfuração e concretagem de estacas brocas contíguas, em linha. Cortina de Estacas Brocas Espaçadas: São formadas pela perfuração e concretagem de estacas brocas espaçadas, em linha, com o solo entre as estacas contido por placas premoldadas ou placas concretadas no local, na medida que se dá o avanço da escavação. Cortina Contínua de Estacas Raiz: São formadas pela execução de estacas raízes contíguas em linha. Cortina de Estacas Raiz Espaçadas: São formadas pela execução de estacas raiz espaçadas, em linha, com o solo entre as estacas contido por placas premoldadas ou placas concretadas no local, a medida que se dá o avanço da escavação. Cortina Contínua de Estacas Premoldadas: São formadas pela cravação de estacas premoldadas contíguas, em linha. Cortina de Estacas Premoldadas Espaçadas: São formadas pela cravação de estacas premoldadas espaçadas, em linha, com o solo entre as estacas sendo contido pela instalação de placas premoldadas, concretagem de placas no local, ou mesmo, pela instalação de pranchas de madeira, na medida que se dá o avanço da escavação. Existem ainda vários outros tipos de cortinas que não são comumente usadas em nossa região e que são listadas a seguir: Jet-ground - Cortinas formadas por colunas de solo cimentado pelo processo de “jet-ground”. Terra Armada - Cortinas, normalmente usadas para conter aterros, formada por placas premoldadas de concreto armado. Parede Diafragma - cortinas formadas por painéis moldados “in situ” ou premoldados instalados em perfurações de seção retangular executadas com escavadeiras mecânicas tipo “clam-shell”. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 23 - Solo Grampeado - cortinas executadas, acompanhando a execução da escavação, com concreto jateado sobre a superfície do talude, ao qual são fixadas através de grampos de aço instalados em furos preenchidos com calda de cimento. As cortinas de uso mais comum apresentam as vantagens e desvantagens resumidamente indicadas a seguir: Cortina Contínua de Estacas Brocas Vantagens: baixo custo, resistência à corrosão. Desvantagens: não atravessam camadas resistentes, são executadas com dificuldade ao ser atingido o nível d’água e o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora. Cortina de Estacas Brocas Espaçadas Vantagens: baixo custo, resistência à corrosão. Desvantagens: não atravessam camadas resistentes, são executadas com dificuldade ao ser atingido o nível d’água, o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora e, principalmente em solos arenosos e argilas moles podem causar desconfinamento no terreno afetando as construções vizinhas. Cortina Contínua de Estacas Raiz Vantagens: resistência à corrosão, não causam vibração no terreno, podem ser executadas em locais de acesso difícil, ultrapassam o nível d”água e atravessam camadas de solo de alta resistência. Desvantagens: custo elevado e o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora. Cortina de Estacas Raiz Espaçadas Vantagens: resistência à corrosão, não causam vibração no terreno, podem ser executadas em locais de acesso difícil, ultrapassam o nível d”água e atravessam camadas de solo de alta resistência. Desvantagens: custo elevado, em solos arenosos e argilas moles podem causar desconfinamento no terreno afetando as construções vizinhas e o controle da execução fica quase totalmente com a equipe executora. Cortina Contínua de Estacas Premoldadas Vantagens: baixo custo, resistência à corrosão, elevada rigidez e sua cravação é facilmente controlada. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 24 - Desvantagens: emenda difícil, não atravessam camadas resistentes, quebram com relativa facilidade e sua cravação causa vibração no terreno afetando as construções vizinhas. Cortina de Estacas Premoldadas Espaçadas Vantagens: baixo custo, resistência à corrosão, elevada rigidez e sua cravação é facilmente controlada. Desvantagens: emenda difícil, não atravessam camadas resistentes, quebram com relativa facilidade, sua cravação causa vibração no terreno afetando as construções vizinhas e em solos arenosos e argilas moles podem causar desconfinamento no terreno também afetando as construções vizinhas. O dimensionamento e o projeto das contenções são feitos de acordo com a seqüência indicada a seguir: 1) Determinação da profundidade em que se pretende instalar as fundações (bloco, sapata ou radier) e as escavações gerais para criação dos andares de subsolo. 2) Exame das sondagens do terreno para identificar as características das camadas do subsolo que irão influenciar a contenção e, também, para verificar a existência e profundidade do lençol freático. 3) Levantamento das edificações vizinhas, com definição das distâncias às divisas, estado geral da obra, existência e profundidade de subsolos ao longo das divisas, tipo e profundidade das fundações. 4) Desenho das seções do terreno adotando-se tipos de contenção compatíveis com as características do solo a ser escavado. 5) Desenho da planta com indicação das obras de contenção, de bermas e taludes, verificando-se a possibilidade de solução exclusiva de taludamento em algum trecho localizado. 6) Desenho detalhado de plantas e seções, tantos quantos necessários para o entendimento do projeto, que mostrem claramente a programação das escavações e as fases de execução. 7) Dimensionamento e projeto das estruturasde contenção. 8) Dimensionamento e detalhamento de tirantes, chumbadores e drenos. 9) Análise da estabilidade geral da escavação caso o terreno apresente características peculiares ou o porte da obra justifique. 10) Levantamento de quantitativos, cálculo de orçamentos e redação do memorial descritivo do projeto e das especificações. APRESENTAÇÃO DO PROJETO DE CONTENÇÃO O projeto de contenção consiste de textos, quando necessários, e desenhos com plantas e seções indicando as dimensões horizontais e verticais das estruturas de contenção e a conformação da superfície do terreno em cada fase de execução, no qual deve ser obedecido o seguinte: • Indicação clara das escalas adotadas em cada desenho. • Nas seções, indicar as cotas. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 25 - • Na planta, indicar o contorno do terreno e projeção dos principais elementos de arquitetura (Pilares, subsolo, etc.) • Indicar localização e cota do RN, que deve ser o mesmo das sondagens e o único adotado para todos os projetos. • Caso haja interferência com o projeto de fundação, indicar através de plantas, seções e notas explicativas, os procedimentos executivos. • Em caso de execução por etapas, explicar através de notas as diversas etapas e para cada etapa apresentar as plantas e cortes correspondentes. • Posição e tipo das edificações vizinhas, indicando as distâncias delas à divisa e cotas do terreno natural e de subsolos, se existirem. • Indicação em planta e seção dos elementos das estruturas de contenção, da largura e cota das bermas, do topo e do pé dos taludes e dos planos horizontais a serem alcançados na escavação geral. • Indicação em planta das escavações localizadas para execução de blocos de estacas e sapatas de fundação. • Diversas seções normais às divisas mostrando as edificações vizinhas, os elementos das estruturas de contenção, bermas, taludes, planos horizontais a serem alcançados na escavação geral e as escavações localizadas que possam interferir com os vizinhos ou ameaçarem a estabilidade dos taludes ou das estruturas de contenção. • Caso a escavação vá ser procedida por fases, indicar nas seções as cotas a serem atingidas nas diversas etapas e preparar um desenho em planta para cada uma destas etapas • Através de notas, apresentadas no próprio desenho, esclarecer se a escavação será feita por etapas, a seqüência das atividades, o destino a ser dado ao material escavado, a origem do material de reaterro, as especificações geométricas das seções escavadas e as especificações geométricas e tecnológicas dos reaterros. • As obras de contenção (cortinas diafragmas, cortinas de estacas moldadas “in situ”, muros de arrimo) e seus elementos complementares (tirantes, chumbadores, drenos, etc.) devem ser detalhados e especificados em textos e desenhos. • Na elaboração do projeto deve ser examinada a necessidades de medidas para reduzir danos nas edificações vizinhas, tais como: - Definição da ordem de execução das estacas de contenção. - Execução parcial das vigas de coroamento, apoiadas em um pequeno número de estacas espaçadas, que possa servir de apoio a muros e estruturas dos vizinhos situados ao longo das divisas, antes da execução do restante das estacas. - Execução de tirantes curtos a partir da superfície do terreno antes do início das escavações, contendo a viga de coroamento, para reduzir deslocamento da cortina de contenção durante a fase de escavação até o nível da primeira linha de tirantes. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 26 - - Dimensionamento dos tirantes para resistir ao empuxo em repouso, ou seja considerando que a cortina não deverá se mover para mobilizar a resistência do solo. 3.3 ESCOLHA DO TIPO DE CONTENÇÃO: Finalmente, cabe comentar sobre a escolha do tipo de solução para a estabilização das escavações: taludamento ou contenção. Quase sempre o taludamento é a primeira opção a ser examinada, sendo que, como já foi dito, as estruturas de contenção são adotadas quando o taludamento não for possível ou se por alguma razão (custo elevado, dificuldade executiva, prazo alongado, etc.) esta solução não for recomendável. Descartado o taludamento, normalmente em razão do custo e simplicidade de execução, a solução estrutural da contenção é escolhida na seguinte ordem de preferência: 1) Cortinas em Balanço: Limitadas a pequenas profundidades de escavação (até 3 metros) em divisas sem edificações. 2) Cortinas Apoiadas em Bermas Provisórias: É preciso que haja suficiente espaço para taludamento até ser alcançado nível final das escavações. Em nenhuma hipótese deve se combinar cortinas em balanço com uso de bermas. 3) Cortinas Atirantadas: Atendem qualquer tipo de situação. Uma vez definido o comportamento estrutural da contenção, cabe então examinar os materiais e processos executivos a serem adotados. Inicialmente, deve ser levado em conta o seguinte: • Devido ao elevado custo, as cortinas metálicas são quase sempre usadas em situações em que as estacas pranchas ou os perfis de aço podem ser recuperados para reutilização, o que normalmente não ocorre nas obras imobiliárias. • As estacas premoldadas causam grande perturbação em torno, pelo barulho e pela vibração produzida no terreno, o que normalmente não permite sua utilização em áreas urbanas. • A estaca-raiz (devido ao custo elevado) é reservada para atender a situações especiais em que é preciso atravessar camadas de alta resistência ou ultrapassar o lençol freático. Assim resulta que as soluções mais comumente usadas são: Cortina Contínua de Estacas Brocas e Cortina de Estacas Brocas Espaçadas. No caso de solo arenoso, fofo, a segunda solução, apresenta como maior desvantagem a possibilidade de fuga de solo entre as estacas no período entre o avanço da escavação e a execução da vedação entre estacas. Já em se tratando de escavações abaixo do nível das fundações das edificações vizinhas, esta solução pode causar recalques nestas obras pelo desconfinamento do terreno. Finalmente, em relação a estas duas alternativas mais comum de contenção cabe lembrar que, nos casos em que tecnicamente as duas opções são aceitáveis, a decisão deve levar em conta: • Comparação efetiva de custos após um pré-dimensionamento das estruturas. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 27 - • Estimativa de prazos de execução e interferências com o desenvolvimento geral das demais atividades no canteiro de obra. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 28 - 4. INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA A investigação geotécnica de um terreno consiste basicamente na caracterização do subsolo no local da obra através de sondagens que devem ser programadas de acordo com a NBR – 08036 Programação de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos para Fundações de Edifícios. Esta investigação visa obter as seguintes informações: • A profundidade, a espessura, a classificação e a compacidade ou consistência das camadas do subsolo. • A profundidade da superfície da rocha, bem como o estado do maciço rochoso quanto a alteração e fraturamento até profundidades que interessem ao bom funcionamento da obra a ser projetada. • Profundidade e comportamento do lençol freático. • Comportamento “in situ” dos solos e rochas no que diz respeito a resistência ao cisalhamento, compressibilidade e permeabilidade. Para bem caracterizaro subsolo, a NBR – 08036 recomenda: • As sondagens devem ser, no mínimo de uma, para cada 200 m2 de área da projeção em planta do edifício, até 1200 m2 de área. • Entre 1200 m2 e 2400 m2 deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m2 que excederem de 1200 m2. • Acima de 2400 m2 o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção. • Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: a) duas para área da projeção em planta do edifício até 200 m2; b) três para área entre 200 m2 e 400 m2. Ainda, de acordo com a norma, as sondagens devem ser levadas até uma profundidade em que as tensões introduzidas no terreno pelas cargas estruturais sejam inferiores a 10% da pressão devido ao peso de terra preexistente nesta profundidade. Em todo o caso, as sondagens devem atravessar todas as camadas impróprias ou questionáveis como apoio de fundações. Aqui em Fortaleza, em se tratando de fundações profundas, procura-se conhecer o subsolo pelo menos 6 metros abaixo da profundidade onde se espera que irão ficar as pontas das estacas de fundação. Ao contratar o serviço de sondagem devem ser acertados os seguintes pontos: • Número e profundidade estimada das sondagens a serem executadas. • Informações que serão apresentadas no relatório. • Preço da instalação do serviço e emissão do relatório. • Preço por metro linear de sondagem. • Cota arbitrária e RN a serem adotados no nivelamento da sondagem, que devem ser os mesmos usados no levantamento do terreno e em todos os projetos. • Prazo de execução do serviço. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 29 - Para orientar a distribuição das sondagens a contratante deverá fornecer a empresa de sondagem uma planta do terreno com: • Locação do terreno no quarteirão, indicando o nome da rua e as distâncias das ruas transversais. • Número do terreno ou das casas vizinhas. • Direção do Norte, ainda que aproximada. • Dimensões e ângulos do perímetro do terreno. • Área do terreno e da projeção do prédio. • Indicação do número de subsolos e da área, em planta, de sua projeção. • Indicação da projeção da edificação principal (“torre”) e do número de pavimentos. • Indicação de pontos de maior concentração de cargas, tais como caixa d’água, poço do elevador e pilares destacadamente mais carregados. A qualidade da investigação geotécnica é muito importante em relação a segurança do edifício e a economia no projeto e na execução das fundações. Em se tratando de um serviço especializado e de difícil fiscalização, a melhor maneira de se garantir esta qualidade é pela contratação de uma empresa idônea para sua execução. Ainda mais, por ser um serviço de custo relativamente baixo quando comparado com as repercussões negativas que uma investigação mal planejada e mal executada pode acarretar, o preço não pode ser o elemento exclusivo de decisão na escolha da contratada, devendo ser levadas em conta a competência e a idoneidade da empresa executora. Em todo caso, por sua importância, a investigação deve ser acompanhada pela equipe técnica da construtora. Este acompanhamento do serviço deve ser feito por pelo menos duas visitas do engenheiro da contratante ao terreno durante a execução da investigação para garantir que: • As sondagens estão sendo realizadas no terreno certo (Por incrível que pareça, tem acontecido a realização da investigação em outro terreno) e bem distribuídas na projeção do prédio a ser edificado. • O RN está marcado e bem visível. • A cota adotada foi a previamente acertada. • Os furos estão locados e nivelados corretamente. • O engenheiro (ou geólogo) da empresa de sondagem anotou e fará constar no relatório a existência no terreno de poços (tubulares ou cacimbas), indicando diâmetro, profundidade e estado atual; aterros de entulho, lixo ou solo, indicando a localização e a espessura; bem como a presença de formigueiros, árvores, troncos, raízes em grande quantidade, desníveis acentuados e quaisquer outras ocorrências que possam interferir no projeto e na execução das fundações, escavações e contenções. • Os equipamentos estão em bom estado. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 30 - • O estágio de desenvolvimento e o ritmo de andamento do serviço, por ocasião das visitas, estão de acordo com os prazos de execução dos furos individualmente e com prazo total, demonstrando que a investigação está sendo efetivamente realizada. Com o acompanhamento indicado acima e seguindo as recomendações específicas para cada tipo de sondagem apresentadas a seguir, nos itens 1.1 e 1.2, fica reduzida a possibilidade de ocorrência dos principais problemas que poderiam acontecer em uma investigação, ou seja: • Sondagens inventadas por firmas desonestas. • Sondagens inventadas por funcionários desonestos de firmas idôneas. • Sondagens mal executadas utilizando-se equipamentos e procedimentos em desacordo com as normas. Ainda, tendo acompanhado o serviço no campo, o engenheiro se põe em condição de detectar alguns erros, que podem ocorrer no escritório da firma de sondagem, que normalmente passariam despercebidos, relativos à topografia (locação e nivelamento), à classificação do solo (principalmente quanto a presença de aterros) e ao desenho. Dois são os processos usados para investigação do subsolo. O primeiro deles é a sondagem a percussão que foi desenvolvida inicialmente nos Estados Unidos e introduzida no Brasil na década de 30 pelo Prof. Odair Grillo. Aqui, por sua simplicidade e baixo custo, teve grande aceitação, passando a ser o mais comum processo de investigação e levando os demais processos ao quase completo esquecimento. O outro processo é o ensaio de cone. Este foi introduzido no Brasil nos anos cinqüenta, mas só agora começa a ter maior difusão graças a recentes desenvolvimentos no equipamento que simplificaram o seu uso e melhoram consideravelmente o nível de informações obtidas, bem como em razão da redução de custo e facilidade de importação. 4.1 SONDAGEM À PERCUSSÃO A sondagem à percussão consiste basicamente na cravação de um amostrador padrão com diâmetro interno de 1 3/8” e externo 2”, a cada metro de profundidade de um furo executado a trado, lavagem ou rotativa. A cravação é feita por meio de golpes de um peso de 65 kg, caindo em queda livre de 75 cm de altura, sendo anotado o número de golpes necessário para cravar cada 15 cm do amostrador, até a penetração total de 45 cm do mesmo. Na execução da sondagem deve ser obedecido o previsto na NBR – 06484 Execução de Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos. A Figura 4.1 apresenta as etapas de execução de sondagem a percussão. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 31 - Figura 4.1 – Etapas na Execução de Sondagem a Percussão: (a) Avanço da Sondagem por Desagregação e Lavagem e (b) Ensaio de Penetração Dinâmica. O avanço da perfuração se faz com trado, concha ou espiral, apresentados na Figura 4.2, enquanto as paredes do furo permanecem estáveis ou até ser atingido o lençol freático. Em solos onde as paredes do furo sejam instáveis ou uma vez atingido o nível d’água, a sondagem é revestida e o avanço é prosseguido por lavagem. Normalmente, é utilizado o revestimento de 2 1/2” de diâmetro interno. Em algumas circunstâncias, quando o impenetrável à lavagem é encontrado a pequena profundidade, ou logo abaixo da profundidade onde se espera que irão ficar as pontas das estacas de fundação, é recomendável que a sondagem sejaprosseguida por rotativa, que permite o avanço do furo em solo de alta resistência ou mesmo em rocha. Esta providência é importante, principalmente, quando existe a possibilidade de ocorrência de camadas de menor resistência subjacente ao extrato que impediu o avanço do furo. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 32 - Figura 4.2 – Trados Manuais mais Utilizados: Tipo (a) Concha, (b) Espiral. Os trados são ferramentas que possibilitam a execução de perfurações de pequeno diâmetro (normalmente com 4” de diâmetro) no terreno. Os tipos mais comuns, concha ou espiral, são conectados a uma série de hastes terminadas em forma de Tê. O movimento de rotação dado na superfície, manualmente às hastes através do Tê é transmitido ao trado que avança cortando o solo. De quando em quando o trado é trazido a superfície para limpeza e exame do solo que está sendo atravessado. O avanço do furo a trado tem como principais limitações não conseguir atravessar camadas de solos mais resistentes e ser obrigatoriamente interrompida ao ser encontrado o lençol freático. No avanço do furo por lavagem, a água armazenada em uma caixa d’água móvel instalada próximo a sondagem, é bombeada até o fundo do furo através de um conjunto de tubos denominados de hastes de lavagem (tubos de ferro galvanizados de 1”). O fluxo d’água e o movimento rotativo de vai e vem dado ao conjunto de hastes, por um Tê conectado ao topo das hastes, desagregam o solo que é arrastado para a superfície pela a água que retorna por dentro do revestimento. Para melhor funcionamento deste processo, uma lâmina cortante é adaptada a ponta inferior do conjunto de hastes, aumentando a capacidade de corte e de avanço que só é interrompido ao encontrar solos de altíssima resistência ou rocha. Para possibilitar o seu reaproveitamento, a água ao chegar a superfície é dirigida para a caixa d’água onde as partículas de solo sedimentam, deixando o líquido suficientemente limpo para ser rebombeado. O equipamento para execução de perfuração rotativa compreende uma sonda motorizada, hastes, barrilete e coroas diamantadas. O funcionamento da sonda imprime ao conjunto de hastes um movimento de rotação em alta velocidade conjugado a um movimento de translação muito lento na direção vertical de cima para baixo. Ao conjunto de hastes estão acoplados o barrilete (um tubo destinado a receber a amostra da rocha atravessada) e a coroa diamantada que corta a rocha permitindo o avanço da perfuração. A coroa sendo cilíndrica e oca vai, a medida que avança, cortando uma amostra de forma cilíndrica que se aloja no barrilete. A circulação de água é usada para carrear para a superfície pequenos fragmentos de rocha que se desagregam com o avanço do corte e para resfriar a coroa. Na Figura 4.3 é apresentado o esquema de uma sondagem rotativa. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 33 - Figura 4.3 – Esquema de uma Sondagem Rotativa. A perfuração por rotativa é normalmente executada para caracterizar maciços rochosos, sendo realizada independente das sondagens à percussão. Não é este, no entanto, o que ocorre nas investigações geotécnicas em Fortaleza. Aqui, a perfuração por rotativa é feita para permitir o prosseguimento da sondagem à percussão ao ser encontrado leitos concrecionados ou camadas de arenito ferruginoso da Formação Barreiras. Nesta situação, depois de atravessada estas camadas, volta-se a cravar o amostrador padrão, para coleta de mostra e determinação da resistência do solo subjacente. O resultado da investigação é apresentado em formulários apropriados denominados de perfis de sondagem. Nestes perfis é indicado em forma de gráfico e tabela, o número de golpes para cravar os últimos 30 cm do amostrador padrão. Número de golpes este, usualmente chamado de SPT (“Standard Penetration Test”), que permite inferir o estado de compacidade das areias e siltes arenosos, bem como a consistência das argilas e siltes argilosos. Nos perfis são também indicados as profundidades de mudança de camadas, a classificação tátil – visual (conforme a NBR – 07250 Identificação e Descrição de Amostras de Solos em Sondagens de Simples Reconhecimento dos Solos) e a consistência (ou a compacidade) de cada camada, bem como a profundidade do nível d’água, como pode ser visto no exemplo mostrado a seguir (ver Figura 4.4). No trecho em rotativa, quando a rocha é suficientemente resistente para permitir a coleta de amostra, são indicados o número de pedaços em que a amostra se apresentou e a relação em porcentagem entre o comprimento da amostra obtida e o comprimento perfurado no trecho (“Porcentagem de Recuperação”). Caso contrário, o amostrador deve ser cravado e apresenta-se no perfil da sondagem o resultado do SPT. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 34 - Além dos cuidados já indicados no item anterior, o engenheiro da contratante em suas visitas de acompanhamento do serviço deve atentar, especificamente em relação à sondagem à percussão, para o seguinte: • Os revestimentos e hastes, que são cortados em pedaços múltiplos de 1,0 metro e desta forma usados para medida da profundidade, não podem divergir de sua dimensão nominal em mais de 1,0 cm. • Os revestimentos e hastes devem ser retilíneos (individualmente) e devem quando acoplados formar composições também retilíneas. • O bico do amostrador deve estar em bom estado, sem desgaste excessivo ou amassados. • A marca na guia do peso deve indicar corretamente a medida de 75 cm, correspondente a altura de queda. • Na cravação do amostrador o peso deve ser solto na altura correta para garantir a queda de 75 cm. • Os boletins de campo das sondagens devem ser preenchidos e as amostras embaladas e etiquetadas na medida que o furo avança. • A classificação das amostras feitas pelo sondador deve ser anotada no boletim de campo de forma legível. • O processo de avanço do furo (trado, lavagem ou rotativa) deve ser anotado no boletim de campo. • A profundidade do nível d’água deve ser anotada no momento em que este foi atingido e após 24 horas. 4.2 ENSAIO DE CONE De acordo com o MB – 3406 Solo – Ensaio de Penetração De Cone in situ (CPT), o ensaio de cone consiste na cravação no terreno, de forma contínua com velocidade de 20 mm/s, de uma ponteira padronizada (“cone”) capaz de medir separadamente os componentes da resistência do solo: atrito lateral e resistência de ponta. Para se realizar o ensaio, há necessidade de um equipamento de cravação devidamente ancorado e uma composição de hastes, em cuja extremidade é acoplado o cone. No cone estão instalados sensores que medem o atrito lateral e a resistência de ponta, bem como a pressão da água, no caso dos piezocones. Estas medidas são transmitidas por sinais elétricos ou por vibrações para um aparelho na superfície (“Conversor Analógico Digital”) capaz de transformar estes sinais em dígitos que são armazenados em um computador portátil (“laptop”). A Figura 4.5 permite uma melhor visualização do ensaio CPT. Programa de Inovação da Indústria da Construção Civil do Estado do Ceará Caderno de Encargo de Fundações - 35 - Figura 4.5 – (a) Princípio de Funcionamento e (b) Vista de um Equipamento (Desenvolvido pela COPPE–UFRJ Juntamente com a GROM – Automação e Sensores). Algumas características técnicas de um equipamento de ensaio cone fabricado no Brasil são indicados a seguir: Capacidade do Equipamento de Cravação
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