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Noções Básicas de FUNDAÇÕES “Não se esqueçam de abrir as suas mentes e corações para esses grandes deveres que os esperam. Sem o toque do amor, a profissão perde grandeza e o seu exercício pode descer ao nível perigoso dos interesses aviltantes”. Jaime Gusmão Definição “FUNDAÇÕES são os elementos estruturais com função de transmitir as cargas da estrutura ao terreno onde ela se apoia (AZEREDO, 1988)” Princípios de uma fundação Não romper; Não recalcar excessivamente; Não prejudicar vizinhos. Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do custo total do edifício; porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso. Para se escolher a fundação mais adequada, deve-se conhecer os esforços atuantes sobre a edificação, as características do solo e dos elementos estruturais que formam as fundações. Os dados obtidos através de sondagem retratam as características e propriedades do subsolo e, depois de avaliados e minuciosamente estudados, servem de base técnica para a escolha do tipo de fundação da edificação que melhor se adapte ao terreno. Classificação das fundações De acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo onde ela se apóia, ela pode ser: Direta Indireta Fundações diretas são as que transferem as cargas para camadas de solo capazes de suportá-las. Rasas Profundas A fundação rasa ou superficial se caracteriza quando a camada de suporte está próxima à superfície do solo (profundidade até no máximo 3,0 m) ou quando a cota de apoio é inferior à duas vezes a menor dimensão do elemento da fundação (projeção em planta). Fundações indiretas são as que transferem as cargas por efeito de atrito lateral do elemento com o solo e por efeito de ponta. Profundas A fundação é profunda se suas dimensões ultrapassam todos os limites mencionados na rasa. CAPACIDADE DE CARGA DOS SOLOS Transferência de Cargas Fundações O baldrame (alicerce) é o tipo mais comum de fundação. Constitui-se de uma viga, que pode ser de alvenaria, de concreto simples ou armado construída diretamente no solo, dentro de uma pequena vala. É mais empregada em casos de cargas leves como residência construídas sobre solo firme. Trabalham com compressão simples. A sapata é preferida onde o baldrame não é recomendado, quer pelo peso do prédio ou pela baixa resistência do solo. as sapatas trabalham com compressão simples, e também com flexão, devendo neste caso serem executadas incluindo material resistente à Tração. Fundações A estaca é empregada em solos fracos ou em prédios de altura média. As estacas podem ser moldadas no local ou pré-fabricadas. As estacas podem ser de concreto simples, concreto armado, de madeira ou metálicas. O tubulão é empregado em locais de solo pouco resistentes ou que apresentam abundância de água. É empregado também para fundações dentro d'água como as fundações de pontes. A construção de um tubulão pode ser feita pelo método "a céu aberto" ou pelo método "a ar comprimido". Os alicerces (blocos corridos) são utilizados na construção de pequenas residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes. Na execução deve-se fazer uma cinta de amarração para absorver esforços acidentais e distribuir as cargas, que normalmente são impermeabilizadas com camada de argamassa com hidrofugante e pintura com emulsão asfáltica para evitar a ascensão capilar de umidade. Alicerces Alicerces Tipos de Fundações Tipos de Fundações Fundações diretas rasas Usadas no caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham. Fundações diretas rasas - Sapatas Sapatas isoladas Sapatas corridas Sapatas associadas Sapatas alavancadas Usada quando nas sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar, cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilarUsadas no caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham. Sapata Corridas: São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes. Podem ser construídos em alvenaria de tijolos para edifícios com cargas não muito grandes (residências) e em concreto armado. Sapatas Não trabalham apenas à compressão simples, mas também à flexão, devendo, neste caso, serem executadas incluindo material resistente à tração. Sapatas Isoladas Transmitem para o solo a carga de um pilar através de sua base. Podem assumir praticamente qualquer forma em planta, sendo mais comum as sapatas quadradas, retangular e corridas. Sapatas Isoladas Seqüência de Execução 1.Preparo da superfície de apoio →limpeza do fundo da vala, apiloamento (soquete ou sapo mecânico); 2.Lastro de concreto magro para regularizar a superfície do terreno, em seguida foi construída a forma para a construção da sapata.; 3.Posicionamento das fôrmas, de acordo com a marcação executada no gabarito de locação; Sapatas Isoladas 4.Colocação da armadura; 5.Posicionamento do pilar em relação à caixa com as armações; Sapatas Isoladas 6.Concretagem - Adensamento com uso de vibrador de imersão. • Sapatas Isoladas A sapata associada ou radier parcial é uma sapata comum a vários pilares que não possuem o mesmo alinhamento quando vistos em planta. São normalmente empregadas quando a posição de duas sapatas isoladas ficarem muito próximas por falta de espaço ou opção estrutural. Neste caso, as bases das sapatas poderiam ficar sobrepostas ou influenciar na outra estruturalmente fazendo com que o uso uma única sapata associada pudesse receber as cargas de dois ou mais pilares próximos. Quando as cargas são muito altas em relação a tensão admissível, poderá ocorrer o caso de não ser possível projetar-se sapatas isoladas para cada pilar, tornando-se necessário o emprego de uma sapata única para dois ou mais pilares. Sapatas Associadas Sapatas Associadas Neste caso a sapata será centrada no centro de cargas dos pilares, procedendo-se então a escolha das dimensões de maneira a obter um equilíbrio. Sapatas Associadas Sapatas Associadas A sapata associada deverá sempre ser evitada, sempre que for possível uma solução com sapatas isoladas, mesmo a custo de se distorcer o formato lógico das sapatas. Via de regra duas sapatas isoladas serão mais economicamente viáveis e mais fácies de executar do que uma sapata associada. À medida que a concentração de cargas aumenta, a liberdade de escolha do tipo e dimensões das sapatas diminui. O problema do projeto torna-se encontrar sapatas de qualquer forma, que caibam dentro da área disponível para a fundação. Sapatas Associadas Para edificações cujas cargas não sejam muito grandes, pode-se utilizar alvenaria de tijolos; Para profundidades maiores do que 1,0 m, mais adequado e econômico o uso do concreto armado. Sapatas Corridas No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar. Cria-se uma viga ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar Sapatas de Divisas (Alavancadas) A utilização de sapatas corridas é adequada economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapasse 50%. Caso contrário, é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação denominado radier. O fato do radier ser uma peçainteiriça pode lhe conferir uma alta rigidez, o que muitas vezes evita grandes recalques diferenciais. Uma outra vantagem é que a sua execução cria uma plataforma de trabalho para os serviços posteriores; porém, em contrapartida, impõe a execução precoce de todos os serviços enterrados na área do radier (instalações sanitárias, etc.). RADIER Fundações diretas rasas - Radier É indicada para solos fracos e solos cuja camada resistente encontra-se a grande profundidade. São executados em concreto armado, podendo ser somente uma laje (sistema flexível) ou um sistema de laje e vigas (sistema de rígido). Uma vez que, além de esforços de compressão, devem resistir a momentos provenientes dos pilares diferencialmente carregados, e ocasionalmente a pressões do lençol freático. Radier Peça inteiriça →alta rigidez, Característica monolítica: minimiza ao máximo os recalques diferenciais, Uma vez que, além de esforços de compressão, devem resistir a momentos provenientes dos pilares diferencialmente carregados, e ocasionalmente a pressões do lençol freático. Custo Inicial Elevado Radier Em geral, deve-se considerar os seguintes cuidados de fundações diretas ou rasa: a) Executar o escoramento adequado na escavação das valas com profundidades maiores que 1,25m, quando o solo for instável; b) Consolidar o funda da vala, com a regularização e compactação do material; c) Executar o lastro de concreto magro, para melhor distribuir as cargas ou proteger o concreto estrutural; Radier d) Determinar um sistema de drenagem para viabilizar a execução, quando houver necessidade; e) Colocação da armadura (malha); f) Camada de brita nº2 compactada; g) Concretagem. Radier 1.Compactação do solo de apoio 2. Espessura da laje 3. Espaçamento da armadura 4. Cobrimento de concreto 5. infiltração de água Radier : cuidados ESTACAS Fundações Profundas Tubulões Estacas pré-moldadas de concreto Estacas apiloadas Estacas escavadas Estacas torpedo (off shore) Estacas hélice contínua (hélice segmentada) Estacas ômega Estacas mega injetadas Estacas Raiz Estacas Franki Estacas metálicas Fundações Mistas Sapatas estaqueadas Radier estaqueado TUBULÕES Tubulões são elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro. Tubulões a céu aberto Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água. O diâmetro mínimo do tubulão é de 70cm. Tubulões com ar comprimido Utilizado quando existe água, exige-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes. A injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água. Limitando a profundidade em 30m abaixo do nível d’água Fundações diretas profundas - Tubulões TUBULÕES TUBULÃO TUBULÕES A CÉU ABERTO TUBULÕES A CÉU ABERTO TUBULÕES A AR COMPRIMIDO As estacas usuais são classificadas em: 1. Estacas de deslocamento: são introduzidas no terreno sem retirada do solo. - de madeira - Pré moldadas de concreto armado - Metálicas - Franki - Ômega 2. Estacas escavadas: são perfuradas no terreno com remoção de material e podem ter revestimento e utilizar ou não fluido estabilizante. - Tipo broca - Strauss - Barretes - Estacões - Hélice Contínua - Estacas injetadas TIPOS DE FUNDAÇÕES INDIRETAS (PROFUNDAS) Principais elementos a serem analisados para a escolha da estaca O tipo de estaca deve satisfazer condições técnicas e econômicas. Para tanto são analisados os seguintes elementos: • Verificação do tipo e do estado das fundações dos edifícios vizinhos; • Levantamento da natureza e características do subsolo no local da obra em questão; • Oferta dos tipos de estacas disponíveis no mercado e na região onde a obra será construída; • Determinação da grandeza das ações a serem transmitidas à fundação.
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