Aula 3 - Fundações

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Disciplina:
Introdução à Engenharia Civil
Aula 3 – Fundações
Prof. Dr. Ricardo de C. Alvim
“Parte da estrutura que está em contato direto com o 
solo e que é responsável por transmitir 
ao terreno as cargas da estrutura”
Subsistemas Estruturais de Fundações:
Aula 4: Fundações
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Tipos de fundação:
 Diretas ou rasas
 Sapata corrida
 Sapata isolada
 Radier
 Simples (alvenaria)
 armada
 Simples (alvenaria)
 armada
 Indiretas ou profundas
 Estacas
 Tubulões
 de madeira
 de aço
 de concreto
 pré-moldadas
 moldadas in loco
 mega ou de reação
 vibradas
 centrifugadas
 protendida
 Céu aberto
 Pneumático
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 São aquelas em que a carga da estrutura é transmitida ao solo de suporte diretamente pela fundação.
 Usadas, em geral, em solos com alta resistência e baixa compressibilidade (terreno firme):
 Areias compactas;
 Areias compactas sob argila mole;
 Argilas médias a duras pré-adensadas.
 Para o seu dimensionamento, o centro de gravidade da fundação deve coincidir com o centro 
de gravidade do elemento 
transmissor de carga.
Fundações diretas ou rasas:
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 Quando o terreno apresenta boa taxa de trabalho e a carga a ser suportada é relativamente pequena;
 Podem ser simples ou armadas;
 A largura da sapata é uma função da resistência do solo e da forma da coluna ou parede;
 Em forma de tronco de pirâmide, 
interligadas entre si por vigas baldrame.
Sapatas:
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 Modo mais antigo de fundação. Sapatas isoladas surgiram com a arquitetura gótica durante a idade média;
 Em meados do século XIX, surgiram as sapatas de alvenaria;
 Com o advento dos edifícios altos, foram necessárias sapatas cada vez mais profundas:
 1873 – Frederick Baumann (Chicago). A área da fundação deve ser proporcional à ação aplicada, o que permitiu a diminuição nas dimensões das sapatas;
 1925 – Karl Terzaghi – estudo da “Mecânica dos Solos” – contribuição para o estudo do comportamento dos solos.
Alguns aspectos históricos:
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Transmitem ações de um único pilar, tipo mais comum.
Sapatas isoladas:
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 Constatada a existência de terreno firme a uma profundidade relativamente pequena e que a altura do elemento de fundação não está sujeito a limitações, uma solução econômica é o de blocos escalonados em alvenaria. 
 O bloco deve trabalhar à compressão simples. Para isso, os degraus devem ser executados com inclinação de 45 graus.
 Nas sapatas contínuas simples, em geral a profundidade não deve ultrapassar 1 m 
(ou o sistema torna-se antieconômico).
Sapata corrida ou contínua, simples:
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 Quando o terreno firme ultrapassa a profundidade de 1 m ou a largura for excessiva, torna-se antieconômico executar uma fundação em tijolos com escalonamento, pois aumenta-se a carga da própria fundação e o seu preço.
 As sapatas corridas armadas se caracterizam por resistir a esforços de compressão e flexão.
 Para vários pilares numa fileira. Suporte para muros ou paredes.
Sapata corrida ou contínua, armada:
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 Transmitem ações de dois ou mais pilares;
 Distância entre as sapatas é pequena.
Sapatas associadas:
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 Caso de pilares na divisa de terrenos;
 Viga de equilíbrio que absorve as diferenças de cargas dos pilares;
Sapatas alavancadas:
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 Consiste em formar uma placa contínua de concreto armado, com armadura cruzada dupla, em toda a área da construção com o objetivo de distribuir de modo uniforme a carga em toda a superfície.
 Recorre-se a esse tipo de fundação quando o terreno é de baixa resistência (fraco) e a espessura da camada do solo é relativamente profunda. 
 Também nos casos onde a camada resistente encontra-se a uma profundidade que não permite a cravação de estacas, devido ao pequeno comprimento das mesmas, e por ser onerosa a remoção da camada fraca do solo.
Radier:
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Distribuição das tensões nas sapatas rígidas e flexíveis:
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 São fundações que têm comprimento preponderante sobre a dimensão da seção transversal;
 Os tipos mais comuns são as estacas e os tubulões;
 São usadas em camadas de apoio de boa qualidade: (areias compactas, argilas duras pré-adensadas);
 São cravadas por meio de bate-estacas (gravidade, simples efeito, duplo efeito).
Fundações indiretas ou profundas:
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Estacas:
 São utilizadas essencialmente para a transmissão de cargas a camadas profundas do terreno;
 São utilizadas quando a tensão admissível do terreno for menor que o carregamento transmitido pela estrutura e quando a fundação direta ficar sujeita a recalque incompatível com a estrutura a ser construída;
 Podem ser classificadas quanto ao tipo de esforço que estão submetidas em: de compressão, de tração e de flexão;
 Em geral, as estacas são cravadas verticalmente e trabalham à compressão, contudo as estacas-pranchas trabalham à flexão;
 Podem ser de madeira, de aço e de concreto armado ou pré-moldado.
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Estacas de madeira:
 São feitas de madeira roliça ou com seção uniforme, descascada, com diâmetro de 18 a 35 cm e comprimento de 5 a 8 m. Devem ser retas. São toleráveis desaprumos entre 1 e 2% do comprimento;
 É, em geral, resistente, barata e de fácil aquisição. Além disso, não oferecem problemas de transporte e manuseio, seu corte e emenda são fáceis, podem ser obtidas em comprimentos variáveis.
 No Brasil, a madeira mais utilizada é o eucalipto;
 As desvantagens estão relacionas a sua durabilidade. A madeira pode ser atacada por fungos aeróbios (depende se ar e água). Assim, as estacas de madeira devem estar sempre submersas (lembrar da cidade de Veneza na Itália); A vida útil média no caso do rebaixamento do lençol de água é de 8 a 10 anos;
 Suportam cargas de 10 a 15 tf. 
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Estacas de aço:
 Em geral, é construída de perfil metálico na forma de “H” ou duplo “T” de aba larga;
 Apresenta as seguintes vantagens: 
 fácil manuseio e transporte, 
 facilidade de cravação (dada a espessura reduzida da chapa de aço),
 cortam facilmente o terreno, 
 são obtidas em qualquer comprimento, 
 facilidade de corte e emenda, 
 baixo atrito durante a cravação.
 Como desvantagens:
 sofrem ataque de águas agressivas (especialmente águas em movimento,
 preço alto no Brasil.
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Estacas de concreto pré-moldadas:
 São peças de concreto armado, fabricadas no próprio canteiro de obras ou em indústrias, que são cravadas por meio de bate-estacas;
 A armadura confere resistência à flexão para estaca durante as operações de transporte e manuseio. Para minimizar os momentos fletores e aproveitar-se ao máximo a ferragem, deve-se fazer o levantamento da estaca por pontos que igualem os momentos negativos e positivos (L/3 da cabeça da estaca para um ponto);
 As estacas pré-moldadas podem ser: vibradas, centrifugadas, protendidas e mega ou de reação.
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Capacidade das estacas pré-moldadas:
 Vibrada: seção quadrada, cantos chanfrados, vibrada em mesa vibratória ou com vibrador manual de imersão, armadura longitudinal com estribos reforçada nas extremidades;
 Capacidade:
20 x 20 cm, 4 a 10 m de comprimento = carga de 20 tf
25 x 25 cm, 4 a 14 m de comprimento = carga de 30 a 35 tf
30 x 30 cm, 4 a 10 m de comprimento = carga de 35 a 40 tf 
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Professor Ricardo de C. AlvimCentrifugada: Com seção circular, centrifugação à alta velocidade, armadura com aço CA50 e cintamento duplo. Pode apresentar núcleo vasado;
 Capacidade:
25 cm de diâmetro, 4 a 14 m de comprimento = carga de 25 tf
40 cm de diâmetro, 4 a 10 m de comprimento = carga de 60 tf
 Protendida: Com seção quadrada, comprimento variável, cantos vivos, onde se localizam os ferros de protensão e cintada. É empregado aço CA150.
 Capacidade:
15 x 15 cm, carga de 16 tf
18 x 18 cm, carga de 20 tf
23 x 23 cm, carga de 30 tf 
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Estacas de concreto moldadas “in loco”:
Tipo Broca
 Empregadas apenas em pequenas construções; 
 Não devem ser usadas em terrenos onde seja 
necessário ultrapassar o lençol freático;
 Comprimento = 5 m, Diâmetro = 20 a 30 cm e 
Capacidade = 3 a 8 tf.
Tipo Strauss (com camisa recuperada)
 Empregadas apenas em pequenas construções;
 Capacidade:
25 cm de diâmetro = carga de 20 a 25 tf
50 cm de diâmetro = carga de até 80 tf 
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Estacas de concreto moldadas “in loco”:
Tipo Franki
 Também conhecida como estaca de tração;
 Já foram executadas estacas de até 40 m;
 Executada com comprimento necessário;
 Grande aderência ao solo (rugosidade do fuste);
 Melhor distribuição de pressões;
 Grande capacidade de carga:
400 mm de diâmetro = carga de 70 tf
520 mm de diâmetro = carga de 130 tf
600 mm de diâmetro = carga de 170 tf
 Cuidado nos casos de terreno de argila.
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Tubulões:
 Consiste na escavação, manual ou mecânica, de um poço, até encontrar terreno firme, e na abertura de uma base alargada nesse terreno a fim de transmitir a carga do pilar através de uma pressão compatível com as característica do terreno;
 Podem ser a céu aberto ou pneumáticos
 Grande capacidade:
Tubulão a céu aberto 
Diâmetro de 80 cm = 250 tf
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 Utilizados em terrenos com muita água
 O esgotamento da escavação com bombas é impossível e também 
inexeqüível a construção da base abaixo 
do nível de água.
 Uso de ar comprimido para eliminar a água
 Capacidade:
D = 1,2 m, carga = 600 tf
D = 1,6 m, carga = 1000 tf
D = 2,00 m, carga = 1800 tf
Tubulões pneumáticos:
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