Introdução ao projeto de fundações

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Obras Geotécnicas 1 – Introdução ao Projeto de Fundações 
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Introdução ao Projeto de Fundações 
 
1. Introdução 
 
Fundações são estruturas que transmitem cargas ao solo sob o qual estão apoiadas e podem ser 
separadas em dois grandes grupos de acordo com seu princípio de funcionamento: 
• Fundações rasas (ou superficiais, ou diretas). 
• Fundações profundas 
A distinção entre os dois grupos se dá segundo o critério arbitrário de que uma fundação 
profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura da base não surge na superfície do terreno (VELLOSO e 
LOPES, 2004). 
A NBR 6122 determinou que fundações profundas são aquelas cujas bases estão implantadas a 
uma profundidade superior a duas vezes sua menor dimensão e a pelo menos 3 metros de 
profundidade. 
 
 Normas de fundações 
 
• NBR 6122 (2009): Projeto e execução de fundações 
• NBR 6118 (2003): Projeto e execução de obras de concreto armado - Procedimento 
• NBR 8681 (2003): Ações e segurança nas estruturas - Procedimento 
• NBR 8036 (1983): Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para 
fundações de edifícios. 
• NBR 6484 (2001): Execução de sondagens de simples reconhecimento dos solos 
 
 Fundações rasas 
 
Nas fundações superficiais a carga é transmitida ao solo por pressões na base dos elementos, 
podendo ser dos seguintes tipos: 
Bloco: Elemento de fundação de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele 
resultantes sejam resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura. 
Sapata: Elemento de fundação de concreto armado dimensionado de modo que as tensões de tração 
nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim. 
Podem ser quadradas, retangulares, corridas. 
Radier: Elemento de fundação que abrange parte ou todos os pilares de uma edificação, distribuindo 
os carregamentos. 
Grelha: Elemento de fundação constituído por um conjunto de vigas que se cruzam nos pilares. 
 
 
Figura 1. Principais tipos de fundações superficiais. 
 
 
 
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 Fundações profundas 
 
Uma fundação profunda transmite a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua 
superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas. As fundações profundas 
podem ser: 
 
Estacas: Elemento de fundação profunda executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas, 
sem que em qualquer fase de sua execução, haja descida de pessoas. Os materiais empregados podem 
ser: madeira, aço, concreto pré-moldado, concreto moldado in loco ou pela combinação dos anteriores. 
Tubulão: Elemento de fundação profunda, escavado no terreno em que, pelo menos na sua etapa final, 
há descida de pessoas, que se faz necessária para executar o alargamento de base ou pelo menos a 
limpeza do fundo da escavação, uma vez que neste tipo de fundação as cargas são transmitidas 
essencialmente pela ponta. 
Caixão: elemento de fundação profunda de forma prismática, concretado na superfície e instalado por 
escavação interna. 
 
 
Estacas 
 
Hélice contínua 
 
Tubulão 
Figura 2. Fundações profundas. 
 
 
2. Requisitos de um projeto de fundações 
 
Os requisitos básicos a que um projeto de fundações deverá atender são: 
1. Deformações aceitáveis sob condições de trabalho (recalques compatíveis); 
2. Segurança ao colapso do solo de fundações ou estabilidade externa; 
3. Segurança ao colapso dos elementos estruturais ou estabilidade interna; 
 
O atendimento ao requisito (1) corresponde à verificação de estados limites de utilização. O 
atendimento aos requisitos (2) e (3) corresponde à verificação dos estados limites últimos (NBR 
8681/2003). 
 
 
3. Elementos necessários ao projeto de fundações 
 
 Os elementos necessários para o desenvolvimento de um projeto de fundações são: 
Topografia da área: 
- levantamento topográfico (planialtimétrico); 
- dados sobre taludes ou encostas no terreno ou adjacências; 
Dados geológicos-geotécnicos: 
- investigação do subsolo (ás vezes em duas etapas: preliminar e complementar) 
- outros dados geológicos e geotécnicos: mapas, fotos aéreas e levantamentos 
aerofotogramétricos, artigos sobre experiências na área, etc... 
 
 
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Dados da estrutura a construir: 
- tipo e uso que terá a nova obra; 
- sistema estrutural; 
- cargas (ações nas fundações). 
Dados sobre construções vizinhas: 
- tipo de estrutura e fundações; 
- nº de pavimentos, carga média por pavimento; 
- desempenho das fundações; 
- existência de subsolo; 
- possíveis conseqüências de escavação e vibrações provocadas pela nova obra. 
Disponibilidade de equipamentos na região. 
 
 
4. Fases de solução de um problema de fundações 
 
 Carregamentos (níveis de cargas, tipo, atuação) 
 
É o produto final do projeto estrutural. 
Em obras convencionais pode-se adotar um carregamento médio de 12 kN/m²/andar = 1,2 tf/m²/andar 
ou ainda: 
 
Carga por pilar (em kN) 
PMIN=100n a 200n 
PMED=200n a 400n 
PMAX=400 a 600n 
n= nº de andares 
Cargas elevadas 
PExcepcional=2000 kN 
Pmax= 10.000 a 30.000 kN 
 
Cargas Mortas ou Permanentes 
• Peso próprio da estrutura e equipamentos permanentes; 
• Empuxo de água (sub-pressão); 
• Empuxo de terra; 
 
Cargas Vivas 
• Operacionais 
o Ocupação por pessoas; 
o Passagem de veículos; 
o Operação de equipamentos móveis (guindastes; ponte rolante, etc..) 
o Armazenamento 
o Atracação de navios, pouso de helicópteros; 
o Frenagem e aceleração de veículos (pontes, garagens, etc.) 
• Ambientais 
o Vento; 
o Ondas, correnteza; 
o Sismos; 
• Acidentais 
o Solicitações especiais de construção e instalação 
o Colisão de veículos; 
o Explosão, fogo 
 
 
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No Brasil a norma NBR 8681/84 (“Ações e Segurança nas Estruturas”) classifica as ações nas 
estruturas em: 
a) Ações permanentes: as que ocorrem com valores constantes durante praticamente toda a vida 
da obra (peso próprio da construção e de equipamentos fixos, empuxos, esforços devidos a 
recalques de apoio); 
b) Ações variáveis: as que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em 
torno da media (ações devidas ao uso da obra, tipicamente); 
c) Ações excepcionais: as que têm duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de 
ocorrência durante a vida da obra, mas que devem ser consideradas no projeto de determinadas 
estruturas (explosões, colisões, incêndios, enchentes, sismos). 
A norma NBR 8681/84 estabelece critérios para combinação destas ações na verificação dos 
estados-limites últimos de uma estrutura, associados ao colapso parcial ou total da obra, e do estado-
limite de utilização, quando ocorrem deformações, fissuras, etc, que comprometem o uso da obra. 
 
Da NBR 6122/2009: 
Os esforços, determinados a partir das ações e suas combinações, conforme prescrito na ABNT 
NBR 8681, devem ser fornecidos pelo projetista da estrutura a quem cabe individualizar qual o 
conjunto de esforços para verificação dos estados limites últimos (ELU) e qual o conjunto para 
verificação dos estados limites de serviço (ELS). Esses esforços devem ser fornecidos em termos de 
valores de projeto, já considerando os coeficientes de majoração conforme ABNT NBR 8681. 
 
 Investigação do subsolo 
 
 A campanha de investigação geotécnica a ser realizada depende diretamente da complexidade e 
tipo da obra. Pode se dividir em preliminar e complementar. 
 Para a investigação preliminar é comum no Brasil o emprego de ensaios SPT. 
 A investigação complementar pode ser realizada com demais ensaios de campo e/ou ensaios de 
laboratório. 
 
 Análise crítica (busca da solução que atenda aos critérios de comportamento, custo, viabilidade 
e tempo). 
 
4.3.1 - Conhecimentos teóricos de Mecânicados Solos 
o Propriedades de solos 
o Teorias de capacidade de carga 
o Recalques (Imediatos, adensamento) 
4.3.2 - Normas e Códigos 
Somatório de experiência e consenso de grupo de especialistas relativo a técnicas e procedimentos. 
4.3.3 - Experiência anterior 
o Acumulo de conhecimentos: livros, congressos. 
o Experiência profissional 
4.3.4 - Regras empíricas 
o Adoção de critérios e correlações sem fundamentação teórica: SPT 
4.3.5 - Fatores econômicos 
4.3.6 - Equipamento disponível 
o Equipamentos especiais (tubulões a ar comprimido, estacas escavadas de grande diâmetro, 
pré-moldados) 
o Acesso ao local, custos, disponibilidade. 
4.3.7 - Prática regional 
o Adoção de soluções consagradas 
4.3.8 - Fundações de edificações vizinhas 
o Tipos de estrutura e fundações 
 
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o Existência de subsolo 
o Possíveis consequências decorrente de escavações 
o Problemas de vibrações ocasionados pela nova obra 
 
 Solução do projeto com base na análise crítica 
 
4.4.1 – Escolha do tipo de fundação 
o Fundação direta x fundação profunda (tipo) 
4.4.2 - Dimensionamento 
o Projeto propriamente dito avaliando capacidade de carga e recalques 
4.4.3 - Especificações construtivas 
o Indicações relativas às condições de execução 
 
 Execução 
 
4.5.1 - Fiscalização da execução 
o Liberação das fases de projeto e execução, registro em livro de ocorrências. 
4.5.2 - Realização de ensaios 
o Materiais componentes 
o Provas de carga 
o Ensaios especiais (integridade, rotativa, etc) 
4.5.3 - Controle de comportamento 
o Controle de recalques, cargas em escoramentos. 
 
 Reforços de fundação 
 
o Solução inconveniente 
o Alteração das cargas de projeto 
o Problemas executivos 
 
 
5. Segurança ao colapso das fundações e coeficientes de segurança 
 
 Nos problemas de fundações há sempre incertezas, seja nos métodos de cálculo, seja nos 
valores de parâmetros do solo introduzidos nesses cálculos, seja nas cargas a suportar. 
Consequentemente há a necessidade de introdução de coeficientes de segurança (fatores de segurança) 
que levam em conta essas incertezas. 
 A fixação desses coeficientes de segurança é bem mais difícil que no cálculo estrutural de 
concreto armado, protendido, aço, em que os materiais são fabricados, relativamente homogêneos, e 
por isso com propriedades mecânicas que podem ser bem determinadas. O solo que participa do 
comportamento de uma fundação é, na maioria das vezes, extremamente heterogêneo, e seu 
conhecimento é restrito ao revelado pelas investigações realizadas em alguns poucos pontos do 
terreno, que não impedem a ocorrência de surpresas, durante a construção e após o seu fim. 
 As incertezas começam com as investigações geotécnicas, já que é praticamente impossível ter 
o conhecimento completo do subsolo sobre o qual se irá construir. Os parâmetros de resistência 
e compressibilidade do solo, obtidos tanto em laboratório como por correlações com ensaios de campo 
apresentam inevitavelmente erros. Os modelos de previsão de capacidade de carga e recalque são 
elaborados sobre modelos teóricos que requerem simplificações, das quais resultam erros que devem 
ser levados em conta. As cargas para as quais são projetadas as fundações também podem conter erros 
que deverão ser considerados pela margem de segurança. A margem de segurança deve cobrir ainda as 
imperfeições oriundas da execução, mitigadas com uma boa fiscalização, mas nunca extintas. 
 
 
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5.1. Coeficientes de segurança globais e parciais 
 
As incertezas mencionadas podem ser incluídas num único coeficiente de segurança global. 
( )
CS
pg Rσσσ =≤+ 
 
g – carga permanente; 
p – carga acidental; 
σR – carga de ruptura; 
CS – coeficiente de segurança. 
 
Coeficientes de segurança globais mínimos propostos por Meyerhof (1977) 
Tipo de ruptura Obra C.S. 
Cisalhamento 
Obras de terra 1,3 a 1,5 
Estruturas de arrimo 1,5 a 2,0 
Fundações 2,0 a 3,0 
Ação da água Subpressão, levantamento de fundo 1,5 a 2,5 Erosão interna, piping 3,0 a 5,0 
Obs.: Os valores superiores são aplicados em estruturas sob condição normal de serviço. Os valores inferiores são usados em 
análises baseadas na condição de carregamento máximo e obras provisórias. 
 
Outra possibilidade de introdução da segurança consiste em multiplicar as cargas por coeficientes 
de majoração das cargas (CSg e CSp), e dividir os valores de resistência por coeficientes de minoração de 
resistência. 
( )
R
R
pg CS
CSpCSg σσ ≤⋅+⋅ 
 
Ex. 
c
n CS
c
CS
'tan +⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ⋅=
ϕ
ϕστ 
 
Coeficientes de segurança de acordo com a Nova NBR 6122/2010: 
 
Método de valores admissíveis 
Método em que as cargas ou tensões de ruptura são divididas por um fator de segurança global. 
Radm < Rutl/FSg e Radm > Ak 
Onde: 
Radm é a tensão admissível de sapatas e tubulões e carga admissível de estacas. 
Rutl são as cargas ou tensões de ruptura (últimas). 
Ak são as ações características. 
FSg é o fator de segurança global 
 
Método de valores de projeto 
Método em que as cargas ou tensões de ruptura são divididas pelo coeficiente de minoração das 
resistências e as ações são multiplicadas por fatores de majoração. 
 
Rd = Rult/gF, Ad = Ak x gF e Rd > Ad 
 
Rd é a tensão resistente de projeto para sapatas ou tubulões ou carga resistente de projeto para estacas. 
Ad são as ações em valores de projeto 
Fundações superficiais – Fatores de segurança e coeficientes de minoração para solicitações de 
compressão. 
 
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Métodos para determinação da 
resistência última 
Coeficiente de minoração 
da resistência última 
Fator de segurança global 
Semi-empíricos(a) Valores propostos no próprio 
processo e no mínimo 2,15 
Valores propostos no próprio 
processo e no mínimo 3,00 
Analíticos(b) 2.15 3,00 
Semi-empíricos(a) ou Analíticos(b) 
acrescidos de duas ou mais provas de 
carga, necessariamente executadas na 
fase de projeto, conforme item 7.3.1 
1,40 2,00 
(a) atendendo ao domínio de validade para o terreno local 
(b) sem aplicação de coeficientes de minoração aos parâmetros de resistência do terreno 
 
 
6. Deslocamentos em estruturas e danos associados 
 
Toda fundação sofre deslocamentos verticais (recalques), horizontais ou rotacionais conforme a 
solicitação à que está submetida, resultado da interação solo-estrutura. Estes deslocamentos podem 
provocar desde simples defeitos à estética da edificação até sua ruína 
 Os movimentos das fundações afetam a aparência visual, a função e a utilização, mas é essencial 
reconhecer que os prejuízos de natureza puramente estética não são muito importantes, dependendo do 
tipo e utilização da estrutura. 
 Algumas das definições para deslocamentos e deformações de estruturas são apresentadas a 
seguir: 
 
A B C D
SP1 SP2 SP4SP3
ESTRUTURA
minρρmax
α
φmax
max
δmax
 
LABA
maxΔ
D
 
max
A
β
ωmaxB C D
ωmax
 
Figura 3. Deslocamentos e deformações em fundações. 
 
a) recalque ou levantamento total de um ponto da estrutura (S ou ρ). 
b) recalque diferencial entre dois pontos da estrutura (δs) 
c) rotação relativa (θ) entre dois pontos da estrutura 
d) deformação angular (α) de um trecho da estrutura 
 
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e) deflexão relativa (Δ) 
f) razão de deflexão (Δ/L) 
g) rotação ou desaprumo quando o edifício se comporta como corpo rígido (ω) 
h) distorção angular (β) 
 
 A quantificação das deformações admissíveis é feita, em geral, em termos de recalques 
diferenciais, distorções angulares ou razão de deflexão, conforme tipo de estrutura. 
Para estruturas usuais de concreto e de aço,Burland et al (1977) consideram aceitáveis como 
valores limite, em casos rotineiros, as seguintes recomendações de Skempton & MacDonald para valores 
de recalques diferenciais e de recalque totais limite: 
 
Areias: δmax = 25 mm 
ρmax = 40 mm para sapatas isoladas 
ρ max = 40 a 65 mm para radiers 
 
Argilas: δmax = 40 mm 
ρ max = 65 mm para sapatas isoladas 
ρ max = 65 a 100 mm para radiers 
 
Terzaghi & Peck (1967) recomendam valores admissíveis para o recalque diferencial e total em 
areias de: 
δ (recalque diferencial) = 20 mm 
ρ (recalque total) = 25 mm 
 
A prática brasileira tem adotado: 
ρ max = 25 mm 
ρ tensão admissível = 10 mm 
 
1/100 1/200 1/300 1/400 1/500 1/600 1/700 1/800 1/900 1/1000
Limite a partir do qual 
são temidas dificuldades 
com máquinas sensíveis 
a recalques.
Limite de perigo para pórticos com 
contraventamento.
Edifícios estreitos: não são produzidos 
danosou inclinações.
Limite de segurança para edifícios em 
que não são admitidas fissuras.
Edifícios largos: não são produzidos 
danos ou inclinações.
Edifícios largos (B>15m) fissuras na alvenaria
Edifícios estreitos (B<15m) fissuras na alvenaria
Limite em que são esperadas dificuldades com pontes rolantes.
Limite em que são esperadas as primeiras fissuras em paredes divisórias.
Edifícos estreitos: fissuras na estrutura e pequenas inclinações.
Limite em que o desaprumo de edifícios altos e rígidos se torna visível.
Edifícios estreitos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidae de reforço.
Edifícios Largos: fissuras graves, pequenas inclinações.
Limite de segurança para paredes Flexíveis de alvenaria (h/l <1/4).
Limite em que são temidos danos estruturais nos edifícios em geral.
Edifícios largos: fissuras na estrutura, inclinação notável, necessidade de reforço.
Bjerrum Vargas e Silva 
Figura 4. Distorções angulares (β) e danos associados 
 
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Referências Bibliográficas 
 
Este material de apoio foi compilado a partir de fragmentos das seguintes obras: 
 
HACHICH, W. Fundações – Teoria e Prática. 2.ed. PINI, São Paulo, 1996. 751p. 
MILITITSKY, J., CONSOLI, N.C., SCHNAID, F. Patologia das fundações. Oficina de Textos, São 
Paulo, 2005. 
SCHNAID, F. Notas e aula da disciplina de fundações, PPGEC, UFRGS, Porto Alegre, 2009. 
VELLOSO, D.A.; LOPES, F.R. Fundações, volume. 1. Oficina de Textos, São Paulo, 2004.