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11/11/2014 1 FUNDAÇÕES Fundações: O que são?• São elementos estruturais cuja função é a transferência de cargas da estrutura para a camada resistente de solo IMPORTÂNCIA ESTRUTURAL!!! 2 Fundações • 4 a 10% do custo global e podem chegar a 20%. IMPORTÂNCIAECONÔMICA!!! Podem inviabilizar o empreendimento 3 Fundações: Classificação Quanto à transmissão das cargas: • Fundações Diretas • Fundações Indiretas As fundações se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo onde ela se apóia. 4 11/11/2014 2 Fundações: Classificação Quanto à transmissão das cargas: • Fundações Diretas – Aquelas em que a transmissão da carga para o solo é feita preponderantemente pela base. Ferragem Alvenaria Concreto Lastro de concreto magro 5 Fundações: Classificação Quanto à transmissão das cargas: • Fundações Diretas A transmissão das cargas é feita através da base do elemento estrutural da fundação, considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferência das cargas. 6 Fundações: Classificação Quanto à transmissão das cargas: • Fundações Indiretas – Aquelas em que a transmissão da carga para o solo é feita preponderantemente pela superfície lateral. Atrito lateral 7 Fundações: Classificação Quanto à transmissão das cargas: • Fundações Indiretas – São aquelas que transmitem as cargas por efeito de atrito lateral do elemento estrutural com o solo e por efeito de ponta. 8 11/11/2014 3 Fundações: Classificação Quanto à transmissão das cargas: • Fundações Indiretas – As fundações indiretas são sempre profundas, devido a forma de transmissão de cargas ao solo (atrito lateral) que exige grandes dimensões dos elementos de fundação. 9 Fundações: Classificação Quanto à profundidade da cota de apoio • Rasas • Profundas 10 Fundações: Classificação Quanto à profundidade da cota de apoio • Fundações Rasas Aquelas em que a cota de apoio está em até 2 m de profundidade Exemplo: • Sapatas • Laje Radier • Blocos de fundação 11 Fundações: Classificação Quanto à profundidade da cota de apoio • Fundações Profundas – Aquelas em que a cota de apoio está acima de 2 m de profundidade Exemplo: • Estacas 12 11/11/2014 4 Fundações: Classificação Quanto à profundidade da cota de apoio • Fundações Profundas: Quando usar? – Solos superficiais pouco resistentes e/ou cargas estruturais elevadas – Solos superficiais sujeitos a erosão – Fundações em locais alagados ou abaixo do nível NA freático – Possibilidade de escavações futuras próximas ao local 13 14 Quadro resumo Fundações diretas rasas Sapatas Corrida Isolada Associada Alavancada Radiers Fundações diretas profundas Tubulões A céu aberto Com ar comprimido Fundações indiretas Estaca de concreto moldada in loco BrocaEscavada Hélice contínua Barrete/Estacão Strauss Frank Estacas pré-fabricadas em concreto pré-moldado Estaca de aço Estaca de madeira SPT (Standard Penetration Test) Sondagem SPT ou à percussão ou sondagem de simples, é um processo de exploração do subsolo, para se obter subsídios que colaboram para definir o tipo e dimensionamento das fundações. 15 SPT (Standard Penetration Test) O ensaio consiste na cravação no solo, de um cilindro amostrador, através de golpes de um martelo (65 kg de massa), solto em queda livre de 75 cm altura. São anotados os números de golpes necessários para a cravação do amostrador em três trechos consecutivos de 15 cm. O valor da resistência à penetração (NSPT) consiste no número de golpes aplicados na cravação dos 30 cm finais. 16 NBR 6484 - Execução de Sondagem de Simples Reconhecimento dos Solos 11/11/2014 5 SPT (Standard Penetration Test) Solo resistente (15 golpes) a +- 10m profundidade Indicação para fundações profundas 17 SPT (Standard Penetration Test) Solo resistente (15 golpes) a +- 1,5 m profundidade Indicação para fundações rasas. 18 Fundações diretas rasas 19 Fundações diretas rasas • Blocos e alicerces – Este tipos de fundações são utilizados quando há atuação de pequenas cargas, ligados por vigas denominadas baldrames. 20 11/11/2014 6 Fundações diretas rasas • Blocos: – São elementos estruturais de grande rigidez, ligados por vigas baldrames. Bloco de alvenaria de tijolos 21 Fundações diretas rasas • Blocos: – Suportam predominantemente esforços de compressão simples provenientes das cargas dos pilares. 22 Bloco corrido ou alicerce em alvenaria de tijolos Fundações diretas rasas • O que isso significa? Blocos e alicerces não tem a necessidade de armação. 23 Fundações diretas rasas • Blocos: – Eventuais esforços de tração são absorvidos pelo próprio material do bloco. – Geralmente, usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do solo está entre 0,5 e 1,0 m de profundidade. (BRITO, 1987). 24 11/11/2014 7 Fundações diretas rasas • Blocos: – Concreto simples – Alvenaria de tijolos comuns – Pedra de mão (argamassadas ou não) Bloco de alvenaria de tijolos 25 Fundações diretas rasas • Blocos: 26 – Faces: verticais, inclinadas ou escalonadas – Altura: relativamente grande (necessário para que trabalhem essencialmente à compressão). – Planta: seção quadrada, retangular, triangular ou mesmo poligonal. Fundações diretas rasas • Alicerces: – São também denominado de blocos corridos – Utilizados em construções de pequenas cargas provenientes de paredes estruturais. 27 Fundações diretas rasas • Alicerces: – Podem ser de: • Concreto • Alvenaria • Pedra 28 11/11/2014 8 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Blocos e alicerces – Escavação • Cuidado: verificar se há formigueiros e raízes de árvores no momento desta atividade. – Compactação a camada do solo resistente (apiloamento do fundo) – Colocação de um lastro de concreto magro `(baixo consumo 29 • > 9 MPa • 5 a 10 cm de cimento) Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Blocos e alicerces – Execução do embasamento • Concreto • Alvenaria • Pedra – Construção de cinta de amarração (concreto armado) • Finalidade: absorver esforços não previstos, suportar pequenos recalques, distribuir o carregamento e combater esforços horizontais. 30 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Blocos e alicerces – Camada de impermeabilização • Finalidade: Evitar a subida de umidade por capilaridade para a alvenaria de elevação. • Deve-se evitar descontinuidades que poderão comprometer seu funcionamento. 31 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Blocos e alicerces – Camada de impermeabilização • São comuns: – Argamassa polimérica – Emulsão asfáltica – Emulsão acrílica – Papelão alcatroado (feltro asfáltico) 32 11/11/2014 9 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Blocos e alicerces 33 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Blocos e alicerces 34 Fundações diretas rasas • Sapatas – Ao contrário dos blocos e alicerces, as sapatas não trabalham apenas à compressão simples. – Trabalham também à flexão 35 Fundações diretas rasas • Sapatas (José Freitas Jr.) 36 11/11/2014 10 Fundações diretas rasas • Sapatas Sapata de edifício de grade porte 37 Fundações diretas rasas• Sapatas – Sapatas isoladas • São aquelas que transmitem ao solo (através da sua base) a carga de um pilar. Sapatas isoladas 38 Fundações diretas rasas • Sapatas – Podem ser pré-moldadas 39 Fundações diretas rasas • Sapatas corridas – São elementos contínuos que acompanhama linha das paredes, as quais lhes transmitem a carga por metro linear. 40 11/11/2014 11 Fundações diretas rasas • Sapata associada – Usada quando a proximidade de dois ou mais pilares é tanta que as suas sapatas isoladas se superpõem. 41 Fundações diretas rasas • Sapata associada – Neste caso usa-se uma sapata única onde se apóiam 2 ou mais pilares (sapata associada) 42 Fundações diretas rasas • Sapata alavancada – Caso de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não é possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o do pilar. 43 S1 S2 S2 P1 S1 P1 + P2 = S1 + S2 P1 x d2 = S1 x d1 d1 d2 Fundações diretas rasas • Sapata alavancada – Nestes casos usa-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar. d2 P1 P2 P2 d1 44 11/11/2014 12 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Sapatas – Escavação da vala • Pelo menos 10 cm de folga para permitir o trabalho de operário dentro dela – Fôrma para o rodapé, com folga de 5 cm para a (concreto magro) – Posicionamento das fôrmas 45 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Sapatas – Preparo da superfície de apoio • Limpeza do fundo da vala (materiais soltos e lama) • Apiloamento com soquete ou sapo mecânico • Execução do concreto magro ou lastro de concreto – Função: regularizar a superfície de apoio – Isolar a armadura do solo 46 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Sapatas – Posicionamento da armação – Posicionamento do pilar em relação à caixa com as armações – Concretagem • A base pode ser vibrada normalmente mas para a parte inclinada é necessário compactar manualmente 47 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Sapatas 48 11/11/2014 13 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Sapatas 49 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Sapatas 50 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Sapatas 51 Fundações diretas rasas 52 • Sapatas – Controle de execução • Locação do centro da sapata e do eixo do pilar • Cota do fundo da vala • Limpeza do fundo da vala • Nivelamento do fundo da vala • Dimensões da forma da sapata • Armadura da sapata e do arranque do pilar 11/11/2014 14 Fundações diretas rasas • Radier – A utilização de sapatas corridas é adequada economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapassa 50%. – Caso contrário, é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação denominado radier. 53 Fundações diretas rasas • Radier. O que é? 54 Fundação rasa que funciona como uma laje contínua de concreto armado em toda a área da construção e transmite as cargas da estrutura (pilares ou paredes) para o terreno. Fundações diretas rasas • Radier. O que é? 55 Fundações diretas rasas • Radier. O que é? 56 11/11/2014 15 Fundações diretas rasas • Radier – Executado em concreto armado • Devido a atuação de esforços de compressão e tração. – O radier é uma peça inteiriça, o que pode lhe conferir uma alta rigidez (muitas vezes evita grandes recalques). 57 Fundações diretas rasas • Radier – Desvantagem: impõe a necessidade de execução precoce de todos os serviços enterrados (instalações sanitárias, etc). 58 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Radier Preparo da base com lastro de brita Aparelho de nível Régua graduada 59 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Radier •Posicionamento das armaduras • Sistemas de instalação •Caminhos para a concretagem 60 11/11/2014 16 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Radier Posicionamento de espaçadores 61 Seqüência executiva Fundações diretas rasas • Radier Acabamento 62 Fundações diretas rasas 63 • Radier – Controle de execução • Locação dos eixos dos pilares • Cota do fundo da escavação • Nivelamento do fundo da vala • Posicionamento dos componentes das instalações enterrados Fundações diretas profundas 64 11/11/2014 17 Fundações diretas profundas • Tubulões – São elementos da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão. – É composto por um fuste cilíndrico e uma base alargada em forma de tronco de cone. 65 Fundações diretas profundas • Tubulões Transmissão de cargas pela base alargada, em elevada profundidade Fuste Base alargad a 66 Fundações diretas profundas • Tubulões – Condições de aplicação: • Cargas muito elevadas • Áreas com dificuldade de adoção de técnicas de fundação mecanizadas • Regiões afastadas de grandes centros urbanos • Solos argilosos – menos risco de desmoronamento 67 Fundações diretas profundas • Tubulões – Riscos: • Queda de pessoas ao estrarem ou saírem • Soterramento • Queda de ferramentas e equipamentos • Choque elétrico • Infecções • Asfixia ou intoxicação com gases • Afogamento (inundação) 68 11/11/2014 18 Fundações diretas profundas • Tubulões – Vantagens: • Possibilidade de descida do operário nas escavações para limpeza da base • Menor custo de mobilização • Menor intensidade de vibração e ruído • Possibilidade de verificação in loco das camadas de solo 69 Fundações diretas profundas • Tubulões (de acordo com o método de escavação) – Tubulão a céu aberto • Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água. 70 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Quando há tendência ao desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria de tijolo, tubo de concreto ou de aço. • O fuste é escavado até a cota desejada, a base é alargada e posteriormente enche-se de concreto. 71 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Marcar o eixo do tubulão com um piquete de madeira. Diâmetro mínimo = 70 cm 72 11/11/2014 19 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Arame + prego – marcar circunferência que delimita o tubulão (diâmetro mínimo = 70 cm). Diâmetro mínimo = 70 cm 73 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Pode ser uma caixa e madeira fincada no local. 74 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Projeto de fundação especificando: – Dimensionamento do tubulão ❖(Φ e alturas fuste e da base) – Projeto de armação – Profundidade estimada do tubulão – Planta de fôrma das fundações • Locação • Cota de arrasamento dos tubulões 75 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto Para escavação manual usa-se pá, balde e um sarilho para a retirada da terra. 76 11/11/2014 20 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Neste caso: – Dois operários – Ferramentas: • Sarilho • Pá • Baldes 77 Seqüência executiva Fundações diretas profundas 78 Tubulão – a céu aberto 79 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Perfuração mecânica: aparelho rotativo acoplado a um caminhão. 80 11/11/2014 21 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões 81 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões 82 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões 83 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Caso haja acúmulo de água (bombear a água) 8411/11/2014 22 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Pode ocorrer que alguma camada do solo não resista à perfuração e desmorone (no caso de solos arenosos). – Neste caso é necessário o encamisamento da peça ao longo dessas camadas. – Tubos de concreto ou aço. 85 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões 86 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto 87 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Fazer o alargamento da base de acordo com as dimensões do projeto. • Verificar as dimensões do poço, como: profundidade, alargamento da base. • Verificar o tipo de solo da base. • Certificar se os poços estão limpos. 88 11/11/2014 23 Seqüência executiva Fundações diretas profundas Base alargada 89 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Etapas de execução – Posicionar as armaduras – Concretagem do tubulão » Usar um funil tremonha (ou bomba com braço e mangote) com o comprimento da ordem de 5 vezes seu diâmetro para evitar segregação do concreto e evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e se misture com a terra. 90 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto • Etapas de execução – Concretagem do tubulão » Usar concreto com fluidez adequada de modo que o concreto se espalhe pela base pelo impacto de descarga. » Caso contrário, é conveniente a interrupção da Concretagem de tempos em tempos e que um funcionário desça para espalhar o concreto. 91 Seqüência executiva Fundações diretas profundas • Tubulões a céu aberto – Concretagem Concretagem com bomba com braço e mangote 92 11/11/2014 24 Seqüência executiva Fundações diretas profundas 93 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão a céu aberto, encamisado 94 Escavação Concretagem Camisas ou tubos de aço, que são içados durante a concretagem, possibilitam a escavação de tubulões à céu aberto em terrenos ligeiramente instáveis. Camisa de aço Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão com ar comprimido • Usado quando existe água (fundação ultrapassa consideravelmente o nível do lençol freático). • Injeção de ar comprimido no tubulão para impedir a entrada da água. • Se a pressão interna imposta no tubulão > do que a exercida pela água que está no solo ela não entra. 95 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão com ar comprimido • No máximo 3 atmosferas de pressão • Limitado a 30 m abaixo do lençol freático. • O equipamento utilizado consiste basicamente de um compressor e uma câmara de equilíbrio. 96 11/11/2014 25 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão com ar comprimido • Durante a compressão o sangue dos homens absorve mais gases do que na pressão normal. 97 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão com ar comprimido • Descompressão rápida: o gás absorvido em excesso no sangue pode formar bolhas, causando dores e até a morte por embolia. • Para evitar: antes de passar à pressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (> 15 min.) numa câmara de emergência 98 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão com ar comprimido Viaduto RFFSA - Jardim Itália 18 tubulões a ar comprimido (Taubaté - SP – 1989) 99 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão com ar comprimido 100 11/11/2014 26 Fundações diretas profundas • Tubulões – Tubulão com ar comprimido • Neste tipo de sistema existe sempre o encamisamento com camisas de concreto ou de aço. • Camisa de concreto: cravação, abertura e concretagem são feitas com o ar comprimido, pois o serviço é manual. • Camisa de aço: a cravação é feita a céu aberto com o auxílio de um bate estacas e a abertura e concretagem são feitas a ar comprimido. 101 Fundações diretas profundas • Tubulões – Controle de execução • Locação do centro do tubulão • Cota de fundo da base do tubulão • Verticalidade da escavação • Alargamento da base • Posicionamento das armaduras (quando houver) • Diâmetro do tubulão 102 Fundações diretas profundas • Tubulões – Controle de execução • Concretagem: não misturar o solo com o concreto e evitar vazios na base alargada • Tubulão de ar comprimido: pressão do ar no interior = risco de acidentes 103 Fundações diretas profundas • Tubulões com ar comprimido Liberando as bases de tubulão a ar comprimido 104 Luiz A. N. Jr 11/11/2014 27 Tubulões – liberação da base 105 Fundações diretas profundas Referências • Apostila de fundações da disciplina: Tecnologia da construção de edifícios 1. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. • Material de aula da disciplina Tecnologia da construção de edifícios 1. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. • Leal, U. Fundações Rasas. Revista Téchne. N. 83, 2004. • HACHICH, W. et al. Fundações Teoria e Prática. Editora Pini. 2. ed. 1998. • JOPPERT Jr., I. Fundações e Contenções de Edifícios. Editora Pini. 1. ed. 2007. 106
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