apostila de fundações pag 1 a 9

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FUNDAÇÕES E OBRAS DE TERRA
1 – INTRODUÇÃO
As obras de engenharia são compostas por elementos estruturais que, em algum ponto, devem se apoiar sobre o terreno que as suportam. O sistema de fundações é formado pelo conjunto de elementos estruturais do edifício cuja função é a transferência de cargas da estrutura para a camada resistente de solo; e o maciço de solo envolvente, sob a base e ao longo do fuste.
O conhecimento das características do solo é fator indispensável para a elaboração de um projeto de fundações adequado. O problema resida na grande diversidade de tipos de solo e seus comportamentos específicos, trazendo um grande número de variáveis a serem considerados para a obtenção de uma tensão admissível para os solos. Essas incertezas se refletem em estimativas que levam a coeficientes de segurança de alto valor, em muitos casos.
	As cargas que serão transmitidas ao solo dependem de fatores como layout e porte da edificação, funcionalidade, concepção estrutural adotada entre outros. Somando-se a isso a grande variedade de solos já mencionada, surge a necessidade de diversos tipos de soluções para as fundações, cada uma delas adequada a uma determinada situação.
É fundamental que os profissionais da área de engenharia conheçam os conceitos básicos de mecânica dos solos como ferramenta para a escolha da melhor solução, em termos de custo e desempenho, para o sistema de fundação a ser empregado em cada caso.
Em termos de custo as fundações representam, de modo geral, de 4 a 10% do custo global, podendo chegar a 20% em certos casos. O projeto de fundações tem importância econômica considerável e em algumas situações extremas as condições presentes podem inviabilizar o empreendimento.
2 – INVESTIGAÇÃO DO TERRENO
O conhecimento das condições de subsolo em um determinado local é uma condição fundamental para a elaboração de projetos de fundações e de obras de contenção seguros e econômicos.
A sondagem do solo consiste na investigação ou prospecção do subsolo de um determinado terreno. Recomenda-se que os ensaios de sondagem sejam realizados tanto em obras de grande porte como de pequeno porte. O estudo prévio do solo através da sondagem visa garantir segurança e economia de materiais, evitando-se que trabalhos de recuperação sejam necessários no futuro.
A sondagem deve fornecer informações do subsolo como características e espessura de cada camada do solo até a profundidade desejada, existência de água com a posição do nível d’água, profundidade da camada rochosa ou do material impenetrável ao amostrador, propriedades do solo ou da rocha como permeabilidade, compressibilidade e resistência ao cisalhamento entre outras informações.
As informações obtidas por meio dos métodos de investigação geotécnica são fundamentais para a elaboração de projetos seguros e econômicos, sendo a escolha do tipo de investigação função de vários fatores como, por exemplo, a natureza dos carregamentos atuantes, as características do subsolo e as propriedades a serem medidas.
	Alguns dos métodos de sondagem mais utilizados na prática são descritos a seguir.
2.1 – INSPEÇÃO LOCAL
	A inspeção do local da obra é a primeira etapa, que servirá para o planejamento dos métodos de sondagem que serão usados.
	Nesta inspeção pode ser feita uma análise tátil visual do solo (determinar predominância de solo arenoso ou argiloso), buscar informações do saber local como nível da água, nível das rochas, presença de matacões, buscar informações sobre obras nas imediações e soluções de fundações usadas, constatar a presença de aterros entre outros dados relevantes.
As informações coletadas no local serão uteis para a escolha do processo de investigação geotécnica mais adequado.
2.2 – PROGRAMAÇÃO DAS SONDAGENS
	A NBR 8036 fixa as condições de programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos destinada à elaboração de projetos geotécnicos para a construção de edifícios. Esta programação abrange o número, a localização e a profundidade das sondagens.
No item 4.1.1, a NBR 8036 traz recomendações sobre o número e locação das sondagens, que são descritas a seguir:
4.1.1.1 O número de sondagens e a sua localização em planta dependem do tipo da estrutura, de suas características especiais e das condições geotécnicas do subsolo. O número de sondagens deve ser suficiente para fornecer um quadro, o melhor possível, da provável variação das camadas do subsolo do local em estudo.
4.1.1.2 As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200 m2 de área da projeção em planta do edifício, até 1200 m2 de área. Entre 1200 m2 e 2400 m2 deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m2 que excederem de 1200 m2. Acima de 2400 m2 o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção. Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser:
a) dois para área da projeção em planta do edifício até 200 m2;
b) três para área entre 200 m2 e 400 m2.
4.1.1.3 Nos casos em que não houver ainda disposição em planta dos edifícios, como nos estudos de viabilidade ou de escolha de local, o número de sondagens deve ser fixado de forma que a distância máxima entre elas seja de 100 m, com um mínimo de três sondagens. Para a fase de projeto, ou para o caso de estruturas especiais, eventualmente poderão ser necessárias investigações complementares para determinação dos parâmetros de resistências ao cisalhamento e da compressibilidade dos solos, que terão influência sobre o comportamento de estrutura projetada. Para tanto, devem ser realizados programas específicos de investigações complementares.
4.1.1.4 As sondagens devem ser localizadas em planta e obedecer às seguintes regras gerais:
a) na fase de estudos preliminares ou de planejamento do empreendimento, as sondagens devem ser igualmente distribuídas em toda a área; na fase de projeto podem-se localizar as sondagens de acordo com critério específico que leve em conta pormenores estruturais;
b) quando o número de sondagens for superior a três, elas não devem ser distribuídas ao longo de um mesmo alinhamento.
	As recomendações quanto à profundidade que deve ser alcançada pelas sondagens são detalhadas no item 4.1.2 da NBR 8036, descrito abaixo:
4.1.2.1 A profundidade a ser explorada pelas sondagens de simples reconhecimento, para efeito do projeto geotécnico, é função do tipo de edifício, das características particulares de sua estrutura, de suas dimensões em planta, da forma da área carregada e das condições geotécnicas e topográficas locais.
Nota: A exploração deve ser levada a profundidades tais que incluam todas as camadas impróprias ou que sejam questionáveis como apoio de fundações, de tal forma que não venham a prejudicar a estabilidade e o comportamento estrutural ou funcional do edifício.
4.1.2.2 As sondagens devem ser levadas até a profundidade onde o solo não seja mais significativamente solicitado pelas cargas estruturais, fixando-se como critério aquela profundidade onde o acréscimo de pressão no solo, devida às cargas estruturais aplicadas, for menor do que 10% da pressão geostática efetiva.
4.1.2.3 Como guia para estimativa da profundidade, neste critério, pode ser usado o gráfico da Figura.
Onde:
q = pressão média sobre o terreno (peso do edifício dividido pela área em planta)
γ = peso específico médio estimado para os solos ao longo da profundidade em questão
M = 0,1 = coeficiente decorrente do critério definido em 4.1.2.2
B = menor dimensão do retângulo circunscrito à planta da edificação
L = maior dimensão do retângulo circunscrito à planta da edificação
D = profundidade da sondagem
EXEMPLO 2.1
Em planta, um edifício a ser construído possui cinco pavimentos de dois apartamentos por andar, e as seguintes dimensões em planta: B (largura ou menor dimensão do edifício) igual a 19 m, e L (comprimento ou maior dimensão do edifício) igual a 20,4 m. Estudosprévios indicam que o futuro edifício descarregará no solo uma carga de 858 t. Sabe-se também que o peso específico médio para os solos ao longo da profundidade no terreno onde será construído o edifício é igual a 0,30 t/m3. Diante do exposto, pede-se calcular a profundidade mínima de sondagem pelo método da NBR 8036.
2.3 – MÉTODOS MAIS UTILIZADOS PARA SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO
2.3.1 – SONDAGEM COM TRADO
	O trado manual é o equipamento mais simples para sondagens, sendo possível realizar uma investigação rápida e econômica. Existe também uma versão de trado motorizado. 
O trado é uma rosca de aço cortante, com diâmetros usuais de 15 ou 20 centímetros, na extremidade de uma haste com comprimento adicionável e acionado por ação humana. Á medida que se realiza a escavação são retiradas amostras que podem ser analisadas no local por profissional experiente, ou enviadas embaladas para um laboratório de solos. Normalmente, a profundidade máxima de escavação no solo é de 3 a 5 metros. Para profundidades maiores, o esforço humano de penetração é um limitante.
O grande objetivo deste tipo de sondagem é a coleta de amostras deformadas para a realização de ensaios de laboratório; com as amostras coletadas é possível determinar o perfil geológico do solo investigado, entretanto não é possível obter índices de resistência do solo diretamente com este método de sondagem.
Apesar de ser um serviço simples, deve ser executado observando as normas e boas práticas da construção. A norma que regulamenta este tipo de serviço é a NBR 9603, atualizada em 2015.
O processo executivo é simples e pode ser descrito basicamente pela escavação do solo com os trados e coleta de amostras a cada metro, ou quando for identificada mudança no tipo de solo escavado.
A escavação deve ser iniciada com o trado cavadeira. O trado helicoidal deve ser utilizado somente quando a penetração pelo trado cavadeira já estiver impossibilitada. Em terrenos com superfície muito dura é permitido utilizar a ponteira de aço para iniciar a escavação. Ao superar esta camada mais resistente deve-se utilizar novamente o trado cavadeira.
Na impossibilidade da penetração do trado helicoidal pode-se fazer uma tentativa de penetração com a ponteira de aço para a avaliação das camadas, identificando se o solo em questão é apenas uma camada pouco espessa de cascalho, por exemplo, matacão ou mesmo maciço rochoso.
Em solos mais duros é possível utilizar um pouco de água para favorecer a penetração do trado helicoidal, porém quando esta prática for adotada deve ser descrita no relatório e boletim de campo das amostras.
São adotados três critérios para a interrupção deste tipo de sondagem:
a) Quando atingir a profundidade programada para a investigação;
b) Em caso de desmoronamentos da parede do furo de forma sucessiva;
c) Quando o avanço do trado ou ponteira for inferior a 5 cm em 10 minutos.
2.3.2 – ESCAVAÇÃO POR CIRCULAÇÃO DE ÁGUA
As sondagens por meio de escavações por circulação d’água são empregadas normalmente em situações onde as escavações por trado manual não são possíveis, como por exemplo, solos arenosos, perfurações a elevadas profundidades, presença do lençol d’água, etc. Geralmente são associadas ao ensaio de penetração padrão, SPT, descrito adiante. 
O equipamento é constituído basicamente por tripé com sarrilho, roldana e cabo, tubos de revestimento com diâmetro interno variável, hastes de aço roscável, conjunto motor-bomba para circulação de água na perfuração, trépano constituído por peça de aço biselada conforme descrito na NBR 6484 para o avanço por lavagem e trados para perfuração inicial. 
O procedimento de sondagem é iniciado com o trado até o nível freático ou até atingir uma região impenetrável ao trado (avanço do trado helicoidal inferior a 5 centímetros em 10 minutos de perfuração). A sondagem passa então a ser realizada com avanço por percussão com circulação d’água (lavagem) onde é utilizado o trépano como ferramenta de escavação, sendo necessária, obrigatoriamente, a utilização de revestimento nas paredes do furo para evitar desmoronamento.
O sistema de circulação de água deve ser mantido a 30 cm do fundo do furo, devendo-se realizar movimentos de rotação ao hasteamento durante a ação do trépano. Durante a operação de perfuração, devem ser anotadas as profundidades das transições de camadas detectadas por exame tátil-visual e da mudança de coloração dos materiais trazidos à boca do furo pelo trado helicoidal ou pela água de lavagem.
A sondagem deve ser encerrada quando se atingir a profundidade especificada na programação dos serviços, quando ocorrer a condição de impenetrabilidade ou quando prevista a continuidade da sondagem por outro processo.
 trépano para perfuração
2.3.3 – ENSAIO DE PENETRAÇÃO PADRÃO – SPT
O SPT é um tipo de sondagem à percussão (Standard Penetration Test) bastante utilizada por possuir diversas vantagens como baixo custo, possibilidade de ser realizada em locais de difícil acesso, possibilidade de se coletar amostras e a obtenção de um valor numérico que pode ser relacionado com metodologias empíricas de projeto. O método para o ensaio é normatizado pela NBR 6484.
O ensaio SPT é realizado, normalmente, simultaneamente com as sondagens em que a escavação é realizada por circulação de água. Assim, além dos equipamentos descritos anteriormente, são ainda necessários um martelo cilíndrico ou prismático, para cravação das hastes e tubos de revestimento; e o amostrador padrão bipartido. Estes equipamentos são detalhados na NBR 6484, nos itens 5.2.9 e 5.2.7 descritos a seguir:
5.2.9 Martelo padronizado
O martelo padronizado, para cravação dos tubos de revestimento e da composição de hastes com amostrador, deve consistir em uma massa de ferro de forma prismática ou cilíndrica, tendo encaixado, na parte inferior, um coxim de madeira dura (peroba rosa ou equivalente), conforme indicado na figura 4 (figura 4a para fabricação e figura 4b para verificações expedidas em obras), perfazendo um total de 65 kg.
O martelo pode ser maciço ou vazado, conforme descrito a seguir:
a) o martelo maciço deve ter uma haste-guia de 1,20 m de comprimento fixada à sua face inferior, no mesmo eixo de simetria longitudinal, a fim de assegurar a centralização do impacto na queda; esta haste-guia deve ter uma marca visível distando de 0,75 m da base do coxim de madeira;
b) o martelo vazado deve ter um furo central de 44 mm de diâmetro, sendo que, neste caso, a cabeça de bater deve ser dotada, na sua parte superior, de uma haste-guia de 33,4 mm de diâmetro e 1,20 m de comprimento, na qual deve haver uma marca distando 0,75 m do topo da cabeça de bater; e
c) a haste-guia do martelo deve ser sempre retilínea e perpendicular à superfície que vai receber o impacto do martelo.
5.2.7 Amostrador-padrão
O amostrador-padrão, de diâmetro externo de 50,8 mm ± 2 mm e diâmetro interno de 34,9 mm ± 2 mm, deve ter a forma e dimensões indicadas nas figuras 2a) e 3a) (para fabricação) e 2b) e 3b) (para verificações expedidas em obras), estando descritas a seguir as partes que o compõem:
a) cabeça, devendo ter dois orifícios laterais para saída da água e do ar, bem como devendo conter interiormente uma válvula constituída por esfera de aço recoberta de material inoxidável (ver figura 2);
b) corpo, devendo ser perfeitamente retilíneo, isento de amassamentos, ondulações, denteamentos, estriamentos, rebordos ou qualquer deformação que altere a seção e rugosidade superficial, podendo ou não ser bipartido longitudinalmente (ver figura 3); e
c) sapata ou bico, devendo ser de aço temperado e estar isenta de trincas, amassamentos, ondulações, denteações, rebordos ou qualquer tipo de deformação que altere a seção (ver figura2).
	As indicações das figuras no texto acima são as apresentadas na NBR 6484.
O procedimento de ensaio, conforme descrito no item 6 da NBR 6484, consiste, de forma resumida, na cravação do amostrador padrão no fundo da escavação realizada, por meio de quedas sucessivas do martelo de 65 kg, caindo de uma altura de 75 cm. O valor do NSPT, índice de resistência à penetração, é o número de golpes necessário para fazer o amostrador penetrar 30 cm, após uma cravação inicial de 15 cm. A cravação do amostrador é interrompida e o ensaio de penetração suspenso quando se obtiver penetração inferior a 5 cm após 10 golpes consecutivos, ou quando o número de golpes ultrapassar 50 num mesmo ensaio, caracterizando-se assim a impenetrabilidade no ensaio SPT. 
Durante a realização do ensaio de penetração também devem ser coletadas amostras de solo, conforme recomendado pela NBR 6484. Segundo a norma, as amostras dos solos devem ser coletadas pelo amostrador padrão, a cada metro de perfuração, a partir do primeiro metro de profundidade, ou quando houver mudança de material, procedendo-se também à medida da resistência à penetração.
	Os resultados obtidos na sondagem são expressos, conforme o item 7 da NBR 6484, em relatórios numerados, datados e assinados por responsável técnico pelo trabalho, perante o Conselho Regional de Engenharia, Arquitetura e Agronomia - CREA.
Devem constar no relatório definitivo, pelo menos, o nome do interessado/contratante, o local e natureza da obra, uma descrição sumária do método e dos equipamentos empregados na realização das sondagens e o total perfurado, em metros.
Deve ainda ser anexado ao relatório um desenho contendo a planta cotada do local da obra contendo a posição da referência de nível (RN) tomada para o nivelamento das bocas dos furos de sondagens e a localização das sondagens, cotadas e amarradas a elementos fixos e bem definidos no terreno.
Apresentar os resultados das sondagens em desenhos contendo o perfil individual de cada sondagem ou seções do subsolo, nos quais devem constar, entre outros, as seguintes informações:
a) nome da firma executora das sondagens, o nome do interessado ou contratante, local da obra, indicação do número do trabalho e os vistos do desenhista, engenheiro civil ou geólogo, responsável pelo trabalho;
b) diâmetro do tubo de revestimento e do amostrador empregados na execução das sondagens;
c) números das sondagens;
d) cotas das bocas dos furos de sondagem;
e) as profundidades, em relação à boca do furo, das transições das camadas e do final das sondagens;
f) índice de resistência à penetração N ou relações do número de golpes pela penetração (expressa em centímetros) do amostrador;
g) identificação dos solos amostrados e convenção gráfica dos mesmos conforme a NBR 13441;
h) a posição dos níveis d’água encontrados e as respectivas datas de observações, indicando se houve pressão ou perda de água durante a perfuração;
i) indicação dos processos de perfuração empregados (TH trado helicoidal, CA - circulação de água) e respectivos trechos;
j) desenhar as sondagens na escala vertical de 1:100.
	A seguir, exemplos de planta de locação dos furos de sondagem em um terreno e de relatório de sondagem, para um dos furos.