Tipos de fundações e solos

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Referências Bibliográficas:
NBR 6122 – NB 6484
Apostilas do curso de pós-graduação em Construção Civil da UFMG 2002
Ênfase: Avaliações e Perícias
TIPOS DE FUNDAÇÕES 
TIPOS DE SOLOS
Fundação é o elemento estrutural que transfere ao solo as cargas que são aplicadas à estrutura.
Definição:
“ Fundações – Profundidade mínima: 
 a base de uma fundação deve ser assente a uma profun-
 didade tal que garanta que o solo de apoio não seja influ-
 enciado pelos agentes atmosféricos e fluxos d’água. Além
 disso, salvo quando a fundação for assente sobre rocha,
 tal profundidade não pode ser menor que 1,50 metros”
 (NBR 6122/1982-Projeto e execução de fundações).
Principal modificação em relação a NBR 6122/1996:
Desempenho das fundações
 Obrigatoriedade de execução de provas de carga em
um maior número de casos. Com isso, nas estacas por exemplo, com a execução das provas de carga a priori, o coeficiente de segurança pode ser minorado para 1,6 em vez de 2,0, ou seja, tem-se projetos mais econômicos e seguros.
- Monitoramento de recalques nas estruturas acima de 60 m de altura ou com a relação altura/largura superior a 4 e nas estruturas ou fundações não convencionais.
Norma vigente: NBR 6122/2010:
“ 
•	As cargas da estrutura são transmitidas diretamente às fundações sem elementos intermediários.
•	Profundidade limitada de 2 a 3 metros.
Dividem-se em dois grandes grupos:
4	Fundação superficial , rasa ou direta 
4	Fundação profunda ou indireta
•	As cargas da estrutura são transmitidas às fundações através de elementos intermediários.
•	Profundidade acima de três metros.
FUNDAÇÕES: Detalhamento
•	Bloco
•	Sapata
•	Radier
4	Fundações diretas
-	tubulão a céu aberto
-	tubulão a ar comprimido
4	Fundações profundas
•	Tubulões
•	Estacas
-	Sem deslocamento 	(escavadas)
-	Grandes deslocamentos
	Madeira
	Pré-moldada de concreto
	Franki
	Aço com ponta fechada
-	Pequenos deslocamentos
	Perfis de aço
Strauss
Pré-moldada com pré-furo
b)	Sapata – elemento de concreto armado cujas armaduras combatem os esforços de tração.
Fundações Diretas ou Superficiais
a)	Bloco – elemento em concreto simples onde as tensões de tração são resistidas pelo próprio concreto.
As cargas são transmitidas ao terreno pela área de contato 
com o solo.
Sapata associada
 elemento l que recebe pilares alinhados. Se recebem carga distribuída linear recebem o nome de sapata corrida.
d)	Radier – elemento tipo placa de concreto armado monolítica que recebe todos pilares.
e)	Radier parcial – elemento que recebe alguns pilares que não estejam alinhados. 
Fundações Profundas
Estacas
As cargas são transmitidas ao terreno pela resistência de ponta e/ou pela resistência lateral.
Tubulões
Elemento executado por equipamentos e não há a descida do operário durante a sua execução.
Elemento de forma cilíndrica onde há a descida do operário. Pode ser a céu aberto ou sob ar comprimido. Despreza-se a resistência lateral.
Tubulões
São elementos estruturais constituídos da concretagem de um poço usualmente de forma cilíndrica, dotado de uma base alargada.
•	execução possível só do NA
•	fuste geralmente de forma circular - Ø > 70 cm
•	trabalha com resistência de ponta
4	Tubulões a céu aberto
4	Tubulões a ar comprimido
•	altura limitada a 34 m – pressão de 3,4 atm
•	equipe de socorro médico disponível
•	câmara de descompressão na obra
•	manter compressores e reservatório de ar reserva
Indicados em escavações abaixo do lenço freático e não se consiga esgotar a água por perigo de desmoronamento. Geralmente usados em obras de arte especiais.
Tubulão com camisa de concreto
Estacas moldadas no local
4	Tipo Franki
Bate-estaca típico
Estaca escavada com o emprego de uma sonda, revestida por uma camisa metálica recuperada que é cravada em toda sua profundidade. O revestimento garante a estabilidade da perfuração e permite que não ocorra mistura com o solo durante a concretagem.
Estacas moldadas no local
4	Strauss
•	Guincho com motor acoplado
•	Chassi de madeira (para movimentar a máquina)
•	Tripé metálico com carretilha no topo
•	Guincho manual para levantamento dos tubos
•	Tubos de aço de 2,5 m com roscas macho e fêmea
•	Sonda, piteira ou soquete com lastro de chumbo > 300 Kg (possui válvula mecânica que permite a entrada da escavação)
Equipamentos Utilizados
Vantagens
1 –	Equipamento leve e econômico – adapta-se em terrenos pequenos
2 –	Ausência de vibrações
3 –	Possibilidade de executar a estaca do tamanho projetado
4 –	Possibilidade de verificar corpos estranhos no solo
5 –	Possibilidade de verificar a natureza do solo
6 –	Possibilidade de executar a estaca próximo a divisas
7 –	Estacas econômicas para cargas leves
Limitações
1 –	Com elevada vazão não se consegue esgotar a água com a sonda. Não é recomendada nestes casos
2 –	Em argilas moles ou areias submersas o risco de seccionamento é muito grande. Não é recomendada nestes casos
3 –	Deve-se ter um controle rigoroso na concretagem (falhas) e na retirada do tubo
4 –	Indicadas para comprimentos máximos de 25,0 m
É executada por meio de escavação com um trado contínuo e injeção de concreto, sob pressão controlada, através da haste central do trado simultaneamente à sua retirada do terreno.
Estacas Escavadas
4	Hélice Contínua
Vantagens
1 –	Elevada produtividade
2 –	Adaptável à maioria dos terrenos. Exceto rocha e matacões
3 –	Não causa vibrações e descompressão no terreno
4 –	Não usa lama betonítica
5 –	Cargas leves ou pesadas
1 –	Equipamento de grande porte, necessita de áreas planas
2 –	Necessita de pá carregadeira para remoção do material escavado
3 –	Custo de mobilização elevado. Número mínimo de estacas
4 –	Limitadas a 30 metros de profundidade
Monitoramento
As estacas hélice contínua são monitoradas por sistema de computador alimentado por baterias. O operador monitora da cabine, através de mostradores digitais, diversos parâmetros da estaca, tais como: profundidade, velocidade de rotação da mesa, torque, inclinação da estaca, pressão e volumes do concreto etc. Para cada estaca é emitido um relatório com o seu perfil provável.
Estacas Escavadas
4	Injetadas – Tipo Raiz
A técnica de estacas injetadas foi originalmente desenvolvida para reforço de fundações e melhoramentos das características mecânicas de solos. A patente italiana data de 1952 e com o domínio público na década de 1970 iniciou-se a comercialização de estacas similares por diversas empresas. Inicialmente eram denominadas estacas de pequeno diâmetro ou micro estaca.
Estacas Pré-moldadas
Caracterizam-se por serem cravadas no terreno por percussão, prensagem ou vibração. São constituídas por um único elemento estrutural (madeira, aço ou concreto) ou pela associação de dois destes elementos (estacas mistas).
4	Estacas de madeira
•	Em obras definitivas deve-se usar madeira de lei.
•	Abaixo do lenço freático a sua duração é ilimitada.
•	Atualmente a sua utilização é limitada em razão da dificuldade em obter boas estacas.
•	Para evitar danos durante a cravação, as cabeças devem ser protegidas por anel de aço.
•	 20 cm  150 KN  30 cm  300 KN  40  500 KN
4	Estacas metálicas
•	São utilizados perfis de aço I ou H tubos e trilhos (usados).
•	Podem ser cravadas em terrenos resistentes sem risco de levantar estacas vizinhas.
•	Estando coberta por solo a corrosão é praticamente inexistente.
•	Custo elevado devido ao material e pela diferença de comprimento em relação a outras estacas.
4	Estacas de concreto
•	São confeccionadas com concreto armado ou protendido e adensadas por centrifugação ou vibração.
•	As seções são quadradas, circulares maciças ou vazadas.
•	Comprimento da peça de 12 m devendo ser emendadas através de anéis soldados (tração).
•	A carga máxima é indicada pelos fabricantes, porém deve-seobservar se o comprimento é compatível com a transferência de carga para o solo.
APLICAÇÕES
Raiz
4	todo tipo de solo
	até 150 t
4	usada para cargas mais baixas
Madeira
4	usada somente abaixo do NA
	até 50 t
Strauss
4	não usada com argila mole ou areia 	submersa
	até 65 t
4	usada em solos coesivos e arenosos com ou sem presença de água
Hélice contínua
Tipo broca (trado)
Franki
4	até 280 t
4	restrições em casos particulares de espessas camadas de solo mole
4	produz altas vibrações
4	não usada abaixo do NA e terrenos arenosos
	até 20 t
4até 80 t
Principais itens a ser considerados no estudo de viabilidade do tipo de fundação.
- volumes de escavação e aterro
- volume de concreto e peso de aço
- facilidades executivas
- disponibilidade de equipamentos
- prazo de execução
CASO 1- Fundação direta: Bairro Funcionários, Timóteo
 - Edifício de 10 pavimentos em sapatas dimensionadas
 com tensão admissível de 2,50 Kgf/cm2.
 Fotos 1.1 , 1.2 e 1.3
EXEMPLOS DE FUNDAÇÕES NA REGIÃO DO VALE DO AÇO
CASO 2- Fundação profunda: Bairro Funcionários, Timóteo
 - Edifício de 11 pavimentos em estacas hélice contínua
 com profundidades de 15,00 a 30,00 m.
 Fotos 2.1, 2.2 e 2.3
Foto 1.1 
Foto 1.2
Foto 1.3
Foto 2.1
Foto 2.2
Foto 2.3
Solo saprólito : alteração de rocha
Tipos de solos: origem 
Solo residual : decomposição das rochas 
Solo coluvional: transportado ação da gravidade.
Solo aluvional: transportado pela ação da água.
Solo eólico: transportado pela ação do vento.
Solos sedimentares: 
 Os solos constituem meios descontínuos formados por grãos sólidos e vazios o que implica características físicas e mecânicas peculiares e de certa forma distintas daquelas associadas aos demais materiais da Engenharia Civil, como o aço e o concreto, considerados sólidos. 
Formação dos solos: 
Solos grossos/granulares: 
- compacidade - não coesivos - vibração
- são os pedregulhos e areias 
- os grãos têm dimensões macroscópicas
- 50% são retidos na peneira 0,075 mm
- não são capazes de sofrer grandes deformações sem ruptura da estrutura, portanto, não são plásticos
apresentam volumes de vazios relativamente pequeno, comparado ao volume das partículas sólidas, com isso, têm peso específico mais elevado
 são permeáveis, face às dimensões dos vazios ser proporcionais aos diâmetros dos grãos
 
 
Tamanhos das partículas
Solos finos: - consistência - coesivos - percussão
 são os siltes e argilas
 os grãos têm dimensões microscópicas
 50% passam na peneira 0,075 mm
- são capazes de sofrer grandes deformações sem ruptura da estrutura, portanto, são plásticos
apresentam elevados volumes de vazios , comparado ao volume das partículas sólidas, com isso, têm peso específico menores
 são impermeáveis, face às pequenas dimensões dos vazios resultantes dos pequenos diâmetros dos grãos sólidos
 
Métodos para determinar a tensão admissível 
nos solos: 
• Métodos teóricos
• Prova de carga sobre placas – NBR 6489
• Métodos semi-empíricos
• Métodos empíricos
 
*	Identificar e classificar as diversas camadas do substrato: TIPO DE SOLO E NÍVEL DE ÁGUA
*	Avaliar as propriedades das camadas:RESISTÊNCIA
Investigações geotécnicas
Condição básica para elaborar um projeto de fundação:
•	Determinar o tipo do solo atravessado
	
Sondagem de simples reconhecimento a percussão NBR 6484 SPT : Ensaio Padrão de Penetração
Standart Penetration Test
Finalidades:
•	Determinar a resistência do solo (N)
	
•	Determinar a posição do nível de água
	
muito mole
mole
média(o)
rija(o)
dura(o)
Estados de compacidade e de consistência
Índice de resistência à penetração (N)
areias e siltes arenosos
N  4
5 a 8
9 a 18
19 a 40
> 40
fofa(o)
pouco compacta(o)
medianamente compacta(o)
compacta(o)
muito compacta(o)
argilas e siltes argilosos
N  2
3 a 5 
6 a 10
11 a 19
N > 19
Solo
Designação
Tensões admissíveis segundo 
NBR 6122/94
Notas:	a)	Para a descrição dos diferentes tipos de solo, deve-se seguir as definições da NBR 6502.
	b)	No caso de calcário ou qualquer outra rocha cárstica, devem ser feitos estudos especiais.
	c)	Para rochas alteradas, ou em decomposição, tem que se levar em conta a natureza da rocha matriz e o grau de decomposição ou alteração.