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Tipos de fundações e métodos construtivos TIPOS DE FUNDAÇÕES AUTOR(A): PROF. GUSTAVO GREGORUTI DOS SANTOS Ao longo das ultimas décadas, o setor da construção civil vem evoluindo no mundo todo. Com o avanço de novas técnicas empregadas, passsamos da era do descobrimento da polia, alavanca e roda, para uma época que são construídos edifícios como o Burj Khalifa Bin Zayid com 828 metros de altura, situada na cidade de Dubai nos Emirados Àrabes Unidos e a Torre de Gidá com 1.008 metros de altura, atualmente em construção com previsão de conclusão em 2020, localizada em Gidá na Arábia Saudita. Tipos de fundações e métodos construtivos 01 / 29 Legenda: CONSTRUçãO DO EDIFíCIO BURJ KHALIFA BIN ZAYID, MAIOR PRéDIO EXISTENTE NA ATUALIDADE Tipos de fundações e métodos construtivos 02 / 29 E também por construções de obras com subsolos mais profundos, sejam obras como o metrô com profundidades de 69 m (Futura Estação Higienópolis - Mackenzie da linha 6 - Laranja), ou construções de subsolos de edifícios como a Torre Matarazzo e Shopping São Paulo, ambas localizadas no local da antiga Mansão Matarazzo na Av. Paulista com sete subsolos. Partindo do principio de construir obras cada vez maiores e mais profundas, ocorre a necessidade da engenharia geotécnica em acompanhar esse avanço com estudos mais aprofundados sobre o solo e as tecnologias empregadas tanto para fundações quanto para contenções. FUNDAÇÃO. Fundação é um elemento estrutural que transmite para o terreno as ações provenientes da estrutura. Uma fundação deve transferir e distribuir de maneira igual e segura as ações da superestrutura ao solo, de modo que não cause recalques diferenciais prejudiciais ao sistema estrutural, ou ruptura do solo. O estudo e a definição das fundação compreendem preliminarmente a análise das sondagens e estudo das cargas atuantes na estrutura. A fundação para uma residência térrea pode ser profunda em um local com terreno de baixa resistência, ao mesmo tempo ela pode ser superficial para construção de um edifício localizado em região com solo de boa resistência. As fundações são classificadas conforme a transferência das cargas da estrutura para o solo onde ela se apoia, sendo entre Fundações Superficiais (Diretas ou Rasas) e Fundações Profundas. As fundações superficiais, compreendem os blocos (que são diferentes dos blocos de fundações), alicerces, sapatas e radier. As fundações profundas compreendem as estacas e os tubulões. FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS. As fundações superficiais, também conhecidas como fundações rasas ou diretas, transmitem a carga proveniente da estrutura diretamente ao solo pela sua base de apoio. Estas são executadas em escavações superficiais, com profundidades máxima de 3,0m onde (h = altura da fundação e b = base da fundação) A transmissão das cargas provenientes da estrutura para o solo é feita considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferência de cargas. Entre as fundações superficiais temos: BLOCO: se trata de um elemento de fundação de concreto simples, dimensionado de maneira que as tensões de tração nele resultantes possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura (VELLOSO e LOPES, 2010). Tipos de fundações e métodos construtivos 03 / 29 ALICERCES: são também denominados de blocos corridos e são utilizados na construção de pequenas residências, suportando as cargas provenientes das paredes resistêntes, podendo ser de concreto, alvenaria ou de pedra (MELHADO et al, 2002); GRELHA: é um elemento de fundação constituído por conjunto de vigas que se cruzam nos pilares (este fundação não é citada na norma NBR 6122/2010) (VELLOSO e LOPES, 2010) Tipos de fundações e métodos construtivos 04 / 29 SAPATA: elemento de fundação superficial de concreto armado, dimensionada de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas por armadura especialmente disposta para este fim, sendo assim as sapatas acabam possuindo alturas inferiores aos blocos de fundação por não necessitar do peso próprio para combater a tração (VELLOSO e LOPES, 2010) SAPATA CORRIDA: é uma sapata sujeita a ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares em um mesmo alinhamento (as vezes chamada de baldrame ou de viga de fundação) (VELLOSO e LOPES, 2010). SAPATA ASSOCIADA: se trata de uma sapata que recebe mais de um pilar (VELLOSO e LOPES, 2010); RADIER: elemento de fundação superficial que recebe parte ou todos os pilares de uma estrutura (VELLOSO e LOPES, 2010). Tipos de fundações e métodos construtivos 05 / 29 FUNDAÇÕES PROFUNDAS. A principal distinção entre fundações profundas e rasas é feita segundo critério (arbitrário) de que uma fundação profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura de base não surgisse na superfície do terreno. Como os mecanismos de ruptura de base atingem, acima dela, tipicamente duas vezes sua menor dimensão, a norma NBR6122 (Projeto e Execução de Fundações) 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 m de profundidade (HACHICH et al, 1998) Tipos de fundações e métodos construtivos 06 / 29 A fundação profunda transmite a carga ao terreno pela ponta (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas. A profundidade deste tipo de fundação é superior ao dobro da menor dimensão projetada em planta, sendo no minímo com 3,0 metros de profundidade (VELLOSO e LOPES, 2010). Estas fundações são utilizadas geralmente em projetos de grandes estruturas verticais que precisam transmitir maiores cargas ao terreno e na existencia de camadas superficiais de solo pobres ou fracas. As fundações profundas podem ser dimensionadas com estruturas de madeira, concreto, aço ou mista, e podem ser classificadas como de deslocamento (estacas cravadas), sem deslocamento (estaca raiz) ou de substituição (estaca escavada). As estacas classificadas como de deslocamento são aquelas que provocam o deslocamento do subsolo durante a cravação, ja as estacas de substituição, o solo é escavado para que seja realizada a concretagem in loco da estaca. Entre as tipologias de fundações profundas temos as estacas e os tubulões. Os tubulões são executados em escavações a céu aberto ou sob ar-comprimido. Tipos de fundações e métodos construtivos 07 / 29 Entre as estacas mais utilizadas temos: brocas madeiras metálicas pré-moldadas strauss franki hélice contínua / Segmentada Escavada / Estacão Raiz Hollow Auger Barrete Mega ESTACA BROCA: São estacas com pequenas profundidades (4,0 m a 5,0 m), diâmetro entre 20 a 40 centímetros, executadas manualmente com auxilio de trado em terrenos coesivos, acima do N.A. Devido a sua pouca profundidade e ao processo precário sem grandes controles, estas fundações são estimadas para cargas de até 7 tf por estaca, sendo usualmente adotada 5 tf por estaca. Concluída a escavação e a limpeza do furo da broca, retirando qualquer camada de solo mole, ou solto existente no fundo da estaca, a concretagem deve ser realizada com utilização de pilão ou vibrador para adensar e eliminar vazios que possam ocorrer no concreto durante o lançamento do mesmo. Posterior a concretagem, é instalada a armação enquanto o concreto encontra-se fluido. Este tipo de fundação é normalmente utilizado em casas térreas e muros de divisas até muros de arrimo, em que o terreno suporte pouco peso superficialmente. ESTACA BROCA HTTP://WWW.BRASIL.GERADORDEPRECOS.INFO/OBRA_NOVA/FUNDACOES/PROFUNDAS/ESTACAS_MOL DADAS__IN_LOCO_/CPI106_ESTACA_TIPO_BROCA_ESCAVADA_COM_TRAD.HTML ESTACA DE MADEIRA: são constituídas por troncos de árvores, sendo os troncos retilíneos maisindicados, que tem uma preparação das extremidades (topo e ponta) para cravação, limpeza da superfície lateral e, caso sejam utilizadas em obras permanentes, um tratamento com produtos preservativos (VELLOSO e LOPES, 2010). Objeto disponível na plataforma Informação: Estaca broca Demonstrar o processo executivo da estaca broca Tipos de fundações e métodos construtivos 08 / 29 No Brasil são utilizada em obras provisórias, sendo ja muito utilizadas em obras permanentes no passado. Ja nos Estados Unidos e Europa, as estacas de madeira são amplamente empregadas em obras permanentes (VELLOSO e LOPES, 2010). Segundo Rebello (2008), a estaca de madeira tem contra si a questão de deterioração, principalmente em locais onde há variação do nível da água. Algumas espécies de fungo desenvolvem-se bem neste tipo de ambiente. Portanto, a madeira em geral, e a estaca em particular, podem permanecer íntegras se permanecerem totalmente submersas ou em terreno sem umidade. “A cravação das estacas pode ser feita por percussão, prensagem ou vibração, sendo a definição do equipamento variando conforme as dimensões da estaca, tipo e resistência do solo, condições das edificações limítrofes, características especifícas de projeto e peculiaridades no local da obra (TECGEO, s.d.). O seu diâmetro varia aproximadamente entre 15 a 40 centímetros e o comprimento de 5 a 12 metros. Segundo Velloso e Lopes (2010), na norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) NBR 6122 – projeto e execução de fundações, há as seguintes prescrições a serem adotadas. “A ponta e o topo devem ter diâmetros maiores que 15 e 25 cm respectivamente, e um segmento de reta ligando os centros das seções de ponta e topo deve estar integralmente no interior da estaca” (VELLOSO e LOPES, 2010) Os topos das estacas (parte superior da estaca) devem ser protegidos por amortecedores adequados reduzindo danos durante a cravação. Caso ocorra algum dano na cabeça da estaca, a parte afetada deve ser cortada. Se houver a necessidade da estaca engastar ou atravessar camadas resistentes, as pontas devem ser protegidas por ponteiras de aço (VELLOSO e LOPES, 2010). Conforme Velloso e Lopes (2010), como ordem de grandeza de cargas admissíveis, para orientação na elaboração de estudos e projetos, recomendam-se que os valores da tabela abaixo, sejam válidos para estacas com um comprimento cravado mínimo de 5 m e a camada resistente na qual esteja implantada a estaca seja areia compacta ou argila rija ao longo de uma espessura suficiente. Tipos de fundações e métodos construtivos 09 / 29 Madeira Penetração na camada resistente (m) Carga admissível (kN) Diâmetro da ponta (cm) 15 20 25 30 35 3 100 150 200 300 400 4 150 200 300 400 500 5 - 300 400 500 600 Pré-moldada de concreto Penetração na camada resistente (m) Lado da seção (cm) 20 25 30 35 40 3 200 250 350 450 550 4 250 350 450 600 700 5 - 400 550 700 850 6 - - 650 800 1000 ESTACAS METÁLICAS: ou estacas de aço são encontradas em diversas formas, desde perfis (laminados ou soldados) a tubos (de chapa calandrada e soldada ou sem costura). Entre os perfis laminados estão os trilhos, utilizados em geral, depois de retirados das ferrovias (trilhos usados). Os perfis podem ser usados isolados ou associados (duplos ou triplos) (VELLOSO e LOPES, 2010) As estacas de aço são utilizadas tanto nas fundações quanto para contenção de escavação. Estas estacas são empregadas, principalmente, em situação em que a utilização de estacas de concreto não é adequada (REBELLO, 2008) As principais vantagens das estacas metálicas são: São fabricadas com seções transversais de várias formas e dimensões, o que permite uma adaptação bem ajustada a cada caso; Possuem facilidade em cravação evitando choques ou vibrações e possuem boa resistência; Facilidade no transporte, corte e emenda. Não possuem dificuldade aos ajustes de comprimento no canteiro, pois os pedaços cortados podem ser aproveitados no prolongamento de outras estacas; Podem ser cravados próximo à divisa devido à baixa vibração do terreno. Como desvantagem, podemos citar: Tipos de fundações e métodos construtivos 10 / 29 Alto custo quando comparada às estacas pré-moldadas, estacas strauss, porem atualmente tem se demonstrado com condições de concorrências com estas estacas eliminando perdas, quebras, diminuindo o custo global das fundações no empreendimento. (VELLOSO e LOPES, 2010). Corrosão: a corrosão causada pelo solo em estacas metálicas é, em geral, muito pequena e pode ser desprezada quando o aço está em contato com solo natural, de forma que qualquer proteção ou pintura pode ser dispensada. Porem, em caso de obras marítimas, deve-se considerar separadamente a corrosão no solo, na água e na atmosfera (VELLOSO e LOPES, 2010). Quanto ao solo, valem as considerações feitas para obras em terra (VELLOSO e LOPES, 2010); Quanto à água, em estacas de aço que são totalmente imersas em água, a corrosão deve ser avaliada, e deve-se considerar 3 opções, sendo elas Adotando nenhuma medida de proteção, aceitando a redução de espessura de metal. Outra medida é na aplicação de pinturas de proteção na parte da estaca acima da superfície do terreno. E por ultimo adota-se uma espessura de aço majorada para aumentar o tempo de vida requerido (VELLOSO e LOPES, 2010) Quanto a corrosão atmosférica, ela pode variar muito de caso para caso. No trecho ao ar livre, a proteção por pintura não oferece dificuldades (VELLOSO e LOPES, 2010) Segundo a NBR 6122, as estacas metálicas permanentemente enterradas, independentemente da situação do lençol freático, podem dispensar tratamento especial desde que seja descontada uma espessura de sacrifício como indicado abaixo. CLASSE DO SOLO ESPESSURA DE SACRIFÍCIO (MM) Solo naturais e aterros controlados 1,0 Argila orgânica 1,5 Solos Turfosos 3,0 Aterros não controlados 2,0 Solos contaminados 3,2 Tipos de fundações e métodos construtivos 11 / 29 ESTACA PRÉ-MOLDADA: de todos os materiais de construção, o concreto é aquele que melhor se presta à confecção de estacas em particular das pré-moldadas pelo controle da qualidade que se pode exercer tanto na confecção quanto na cravação (HACHICH et al, 1998) As estacas pré-moldadas são moldadas em canteiro (obras de grande extensões, onde possuem um bom espaço para fabricação e armazenagem deste tipo de fundação, como exemplo podemos citar obras rodoviárias) ou usina (na grande maioria das obras, são utilizadas estacas fabricadas por usinas) e podem ser classificadas, quanto à forma de confecção sendo por concreto vibrado, concreto centrifugado, quanto a armadura podem ser concreto armado ou concreto protendido. As estacas pré-moldadas podem ser encontradas nas seções quadradas, circulares, vazadas, sextavadas, octagonal, estrela, entre outras seções. Abaixo segue esses exemplos citados. Tipos de fundações e métodos construtivos 12 / 29 Legenda: SEçõES DAS ESTACAS PRé-MOLDADAS. Como decorrência de problemas como transporte, ao ser içada e ao ser cravada por bate-estacas, a estaca pré-moldada têm limitações de comprimento, ou seja, em uma obra, aonde a profundidade estabelecia por sondagem seja grande, há a necessidade de se ter um estoque de estacas pré-moldadas na obra para se dar continuidade no serviço de cravação. O processo de cravação mais utilizado é o de cravação dinâmica, onde o bate-estaca utilizado é o de gravidade. Este tipo de cravação promove um elevado nível de vibração, que pode causar problemas na estrutura da estaca ou em mesmo nas edificações vizinhas (BARROS, 2003). •VANTAGENS: Permite uma boa fiscalização durante a concretagem; Permite a moldagem de corpos de prova para verificação da resistência à compressão (durante a fabricação, normalmenterealizado pelas empresas responsáveis pela fabricação das estacas) Permite a emenda de uma peça na outra; •DESVANTAGENS: Tipos de fundações e métodos construtivos 13 / 29 Tempo de cura normal do concreto de 21 dias (desvantagem para usina onde a estaca é fabricada); Não ultrapassa camada de solo resistente (N/30 > 15); O transporte dentro da obra; A cabeça da estaca pode quebrar caso não haja um material elástico entre o martelo e o concreto durante a cravação Grande vibração durante a cravação. A quebra excessiva de estacas geram custos adicionais na obra, alem de atrasos no cronograma. ESTACA STRAUSS: a estaca Strauss é uma fundação de concreto moldada in loco (simples ou armado), executada com revestimento metálico recuperável Equipamento é composto por um tripé, guincho acoplado a motor a explosão ou elétrico, sonda de percussão com válvula para retirada de terra na sua extremidade inferior, soquete de 300 kg, tubos de aço para revestimento da estaca com comprimento de 2,0 a 3,0m rosqueáveis entre si. Conforme ABNT NBR 6122 (2010), o processo executivo se inicia com a escavação de um poço, utilizando o soquete, com 1,0 a 2,0 m de comprimento, por onde é colocado um segmento de revestimento com coroa na ponta. Posteriormente, a escavação do poço prossegue através de repetidos golpes de sonda e quando necessário adição de água para amolecer e facilitar a escavação do solo. È importante mencionar que o revestimento da estaca com camisa metálica, deve ser simultâneo à escavação do solo evitando desmoronamento do fuste e possível estrangulamento do fuste.Concluída a perfuração, é realizada a limpeza da cota de ponta da estaca, retirando toda camada de lama e água presente no local com auxilio de piteira. A concretagem da estaca ocorre com o lançamento do concreto através de funil no interior do revestimento, em quantidade suficiente para se ter uma coluna de aproximadamente 1,0m , que deve ser apiloado para formar a ponta da estaca. Continuando-se a execução da estaca, o concreto é lançado e apiloado com a simultânea retirada do revestimento (ABNT, NBR 6122, 2010) Concluída a concretagem e a retirada dos tubos de revestimento, ocorre a instalação da armação quando necessário. VANTAGENS Fator custo/benefício Não gera vibrações no solo suficientes para danificar edificações vizinhas. No entanto, é sempre recomendado realizar laudo pericial em todas as edificações no entorno da obra para evitar futuras reclamações sem fundamentos de vizinhos que querem se aproveitar da situação (ESCOLA ENGENHARIA, s.d.) . DESVANTAGENS Tipos de fundações e métodos construtivos 14 / 29 Produz muita lama. Baixa Capacidade de carga. Uma estaca Strauss pode ter até metade da capacidade de carga de uma estaca pré moldada (ESCOLA ENGENHARIA, S.D.) Apresenta dificuldade para escavar solo mole de areia fofa por causa do estrangulamento do fuste (ESCOLA ENGENHARIA, S.D.). ESTACA FRANKI: estaca executada mecanicamente, utilizando um bate-estaca. Este bate-estaca é composto de uma torre metálica da qual é lançado um peso, denominado pilão, cuja função é cravar a estaca no solo. No caso da Franki, o bate-estaca é usado para a cravação de um tubo metálico através do atrito obtido pela introdução de um material granular ou um concreto bastante seco com a parede do tubo. O volume de concreto seco é denominado bucha. (REBELLO, 2008) Os diâmetros utilizados por este tipo de fundação são, 300 mm, 350 mm, 400 mm, 450 mm, 500 mm, 520 mm, 600 mm, e 700 mm, podendo atingir até 30 m de profundidade. A profundidade da estaca determinado em projeto é verificada “in-loco” pela nega, que é tirada com 10 golpes de 1 m e 1 golpe de 5 m de altura de queda. Tipos de fundações e métodos construtivos 15 / 29 Após a obtenção e verificação da nega, estando a estaca aprovada, o tubo de revestimento é levantado por alguns centímetros e se mantém imóvel pelos cabos do Bate-Estaca, a bucha que se encontra na extremidade da estaca é expulsa por golpes do pilão. Posteriormente, é lançado concreto seco para formação da base alargada que será executada através de golpes do bate estaca. Durante a formação da base, os últimos 150 l de concretos devem ser executados com uma energia mínima de 250 tfm para as estacas com diâmetro até 450 mm e 500 tfm para as estacas com diâmetros superiores a 450 mm. (BALBINO, s.d.) Ao se concluir a base, a armação com barras longitudinais e estribo espiral soldado é instalada e inicia-se a concretagem do fuste apiloando-se o concreto com a retirada simultânea do tubo de revestimento, evitando a entrada de água ou estrangulamento desta com entrada de camada de solo.(BALBINO, s.d.) VANTAGENS Maior capacidade de carga Penetram em um terreno mais resistente DESVANTAGENS Causam MUITA vibração ESTACA HÉLICE CONTÍNUA / HELICÉ SEGMENTADA: tipo de fundação moldada in loco e executada por meio de trado helicoidal contínuo e injeção de concreto pela própria haste do trado. A execução da estaca hélice contínua pode ser dividida em três fases: perfuração, concretagem simultânea à extração da hélice do terreno, e instalação da armação. A perfuração consiste na introdução da hélice no terreno por meio de movimento rotacional, com um torque apropriado para que a hélice vença a resistência do solo, alcançando a profundidade determinada em projeto”. A perfuração é contínua sem que em nenhum momento a hélice seja retirada da perfuração. A hélice possui em sua extremidade inferior dentes, que permitem cortar o terreno facilitando sua penetração no solo, e de uma tampa destinada a impedir a entrada de solo no tubo central durante a escavação, e permitir a saída de concreto durante a concretagem. Atingindo o comprimento estipulado no projeto de fundações, inicia-se a concretagem, com “slump aproximadamente de 20 e o consumo de cimento é de 400 kg/m³, através de bombeamento do concreto pelo interior da haste da hélice, que é retirada sem girar ou girada lentamente no mesmo sentido da perfuração, simultaneamente ao lançamento do concreto. Tipos de fundações e métodos construtivos 16 / 29 Tanto a velocidade de extração quanto a de execução da hélice do terreno como a pressão de injeção do concreto devem ser constante. A concretagem deve ser realizada de velocidade igual à velocidade de retirada da hélice, para que não haja espaço vazio, o qual pode ocorrer estrangulamento do fuste. A estaca hélice tem sua armadura instaladas após a concretagem. Sua produtividade esta relacionada a disponibilidade de concreto e a resistência do subsolo no local da obra, podendo chegar a uma produção superior de 40 estacas por dia (média em produção de 30 estacas/dia), fora este fator, realiza trabalho tanto em solos coesivos como arenosos, na presença ou não de lençol freático, ou seja, em qualquer tipo de solo, exceto solo com matacões, e durante sua execução, a perfuratriz não produz vibrações. Tipos de fundações e métodos construtivos 17 / 29 ESTACA ESCAVADA / ESTACÃO: caracterizam-se por serem moldadas no local após a escavação do solo, com utilização de lama bentonítica para estabilizar as paredes internas quando necessário. São executadas através de torres metálicas, apoiadas em chassis metálicos ou acopladas a caminhões, em sua extremidade inferior, tem acoplada a ferramenta de perfuração, cujo tipo variará em função da natureza do terreno a perfurar: trado, caçamba ou coroa. O diâmetro das perfuratrizes varia de 0,30 a 2,50 metros, podendo-se executar desde estacas de pequena profundidade com equipamento de pequeno porte até grandes profundidades com equipamento de torre para 27 metros. Vantagens das Estacas Escavadas Conhecimento imediato e real de todas as camadas de solo atravessadas o que possibilita uma segura avaliação dacapacidade de carga da estaca, através a coleta de amostro do subsolo e eventual exame em laboratório se necessário (ESCOLA ENGENHARIA, s.d); Não gera vibração, pois a escavação se faz por rotação (ESCOLA ENGENHARIA, s.d); Condições de resistir a cargas elevadas e atingirem grande profundidades (ESCOLA ENGENHARIA, s.d); Possibilidade de se executar estacas mesmo em presença de nível d’água, com uso de revestimento metálico (ESCOLA ENGENHARIA, s.d); Grande mobilidade, versatilidade e produtividade (ESCOLA ENGENHARIA, s.d);; Tipos de fundações e métodos construtivos 18 / 29 ESTACA RAIZ: é uma estaca moldada in loco, em que a perfuração rotativa ou rotopercussiva é revestida integralmente, em solo, por meio de segmentos de tubo metálicos (revestimento) os quais são introduzidos à medida que a perfuração avança no terreno. A estaca raiz é armada integralmente e preenchida por uma argamassa de cimento e areia. (ABNT NBR 6122, 2010). Essas estacas tem particularidades que permitem sua utilização em casos em que os demais tipos de estacas não podem ser empregados: Não produzem choques nem vibrações; Ha ferramentas que permitem executá-las através de obstáculos tais como blocos de rocha ou peças de concreto; Os equipamentos são, em geral, de pequeno porte, o que possibilita o trabalho em ambientes restritos. Podem ser executadas na vertical ou em qualquer inclinação. O processo executivo de uma estaca tipo raiz é composto basicamente de quatro fases consecutivas; perfuração, instalação da armadura, preenchimento com argamassa e remoção do revestimento e aplicação de golpes de ar comprimido (MARAGON, s.d.) Tipos de fundações e métodos construtivos 19 / 29 ESTACA HOLLOW AUGER: são estacas moldadas in loco executadas a “seco” (sem utilização de água ou ar comprimido) através de perfuratrizes rotativas utilizando revestimento dotado de abas helicoidais ao longo de todo o furo, de modo a garantir a integridade de seu fuste. Após a sua perfuração a estaca é armada e preenchida com argamassa fluida. Vantagens Tipos de fundações e métodos construtivos 20 / 29 Não há a necessidade de água para a perfuração. Utiliza equipamentos de pequeno porte, garantindo acesso a lugares restritos e em alguns casos pode-se trabalhar com equipamento movido à motor elétrico, eliminando-se problemas na exaustão de gases do motor à diesel. Possibilita análise do solo em sua respectiva profundidade, pois seu sistema de perfuração permite trazer a superfície o material perfurado. Economia nas atividades indiretas do canteiro, tais como: limpeza, energia elétrica, água e etc. Desvantagens Sistema incapaz de perfuração em terrenos com a presença de rocha, matacões e/ou concreto. Profundidade limitada em terrenos com SPT alto. Revestimentos de tubos limitada aos diâmetros nominais de 250 milímetros e 310 milímetros. ESTACA BARRETE: são estacas de secção retangular para grandes cargas derivadas de um ou mais painéis de parede diafragma. Cada painel tem espessura variando de 0,30m a 1,5m e largura de 2,5m a 3,2m. Vantagens Tipos de fundações e métodos construtivos 21 / 29 Conhecimento imediato e real de todas as camadas de solo atravessadas durante a escavação; Não gera vibração; Gradual adaptação da estaca às condições físicas do terreno, com sensível incremento do atributo lateral; Possibilidade de atingir grandes profundidades (até 70 m); Possibilidade de executar a estaca em praticamente todos os tipos de terreno, com nível de água ou não, e atravessar matacões com a aplicação de ferramentas especiais ; redução no volume de concreto nos blocos de coroamento. Tipos de fundações e métodos construtivos 22 / 29 ESTACA MEGA (ESTACA PRENSADA): são constituídas por elementos pré-moldados de concreto, ou por elementos metálicos (perfis ou tubos de aço), cravados por prensagem (com auxílio de macacos hidráulicos). São conhecidas no Brasil como "estacas tipo Mega“ ou como “estacas de reação" (porque requerem um sistema de reação para os macacos) (VELLOSO e LOPES, 2010). Tipos de fundações e métodos construtivos 23 / 29 Inicialmente idealizadas para reforço de fundações, também podem ser utilizadas como fundações normais, onde há necessidade de evitar vibrações. Para a cravação dessas estacas emprega-se uma plataforma com sobrecarga ou a própria estrutura como reação. No último caso, é necessário, antes de mais nada, que o terreno possa suportar uma certa carga uma vez que, inicialmente, a construção será assente sobre fundação superficial constituída pelos blocos de coroamento, com os furos previstos para a passagem das estacas. (VELLOSO e LOPES, 2010). TUBULÕES A CÉU ABERTO: são fundações profundas as quais transmitem a carga da estrutura para o subsolo através do contato da base com o solo de apoio, ou seja, o atrito lateral é desconsiderado nesse tipo de fundação profunda. Este tipo de fundação profunda é composta de um cilindro vertical de concreto denominado de fuste, e podendo ou não apresentar uma base alargada. (REBELLO, 2008). O tubulão é recomendado para terrenos com boa resistência, e consequentemente suportam uma elevada carga. A escavação dos tubulões a céu aberto podem ser executadas manualmente, ou com utilização de equipamentos de perfuração mecânica, porem para ser considerado tubulão, é necessário a entrada de um funcionário (poceiro) dentro do tubulão para realizar o alargamento da base. O Tubulão pode ser escavado em terreno plano ou entaludado, porem sua cota deverá manter-se a mesma, ou manter um ângulo de 45º com o tubulão mais próximo. Tipos de fundações e métodos construtivos 24 / 29 TUBULÃO A AR-COMPRIMIDO: durante a escavação do tubulão, ao atingir o nível d’água, tem-se de revestir a escavação e utilizar ar comprimido para que a escavação possa atingir a cota de apoio projetada sem a interferência do lençol freático. Este tipo de fundação é recomendada para projetos de cargas elevadas, e quando a escavação ultrapassa o nível do lençol freático, ou quando realizado dentro de represas. As principais obras que utilizam esse tipo de fundação são pontes e viadutos. Tipos de fundações e métodos construtivos 25 / 29 Para possibilitar a introdução de ar-comprimido na escavação, o tubulão deve ser revestido (o revestimento pode ser de concreto ou metálico) com diâmetro interno do tubulão superior a 90cm para possibilitar o trabalho de funcionários, e em seu topo, haver uma campânula na qual o ar-comprimido será introduzido e mantido para permitir a execução do serviço em ambiente seco, expulsando toda água presente no local. A pressão do tubulão varia com a profundidade dentro do lençol freático, a cada metro de coluna d’água, a pressão aumenta 100 gramas, sendo o limite para descompressão de 3 kgf/cm³ Tipos de fundações e métodos construtivos 26 / 29 ATIVIDADE As fundações superficiais, também conhecidas como fundações rasas ou diretas são aquelas em que a carga da estrutura é transmitida diretamente ao solo pela base da fundação. Assinale abaixo a alternativa incorreta referente à fundações superficiais. A. São executadas em valas inferiores a 3,0m de altura, onde h>b B. Blocos, alicerces, grelha são exemplos de fundações rasas C. A transmissão das cargas provenientes da estrutura para o solo é feita considerando apenas o apoio da peça sobre a camada de solo D. O terreno tento uma boa resistência superficial, se a estrutura não for muito pesada, há uma grande possibilidade de se executar fundações superficiais no local ATIVIDADE Sabe-se que Fundação é o elemento estrutural que transmite para o terreno as ações provenientes da estrutura. Uma fundação deve transferir e distribuir de maneira igual e segura as ações da superestrutura ao solo, de modo que nãocause recalques diferenciais prejudiciais ao sistema estrutural, ou ruptura do solo. Para analise e definição da tipologia da fundação a ser executada em um empreendimento, assinale abaixo a alternativa correta. Tipos de fundações e métodos construtivos 27 / 29 A. Para definição de uma fundação, precisa-se saber em que profundidade encontra-se a rocha B. O estudo e a definição de uma fundação compreende a análise do solos e estudos das cargas provenientes da estrutura. C. As fundações serão sempre profundas em edificios de grande porte. D. Em residencias, as fundações sempre serão rasas, independetemente do tipo de solo encontrado no terreno. ATIVIDADE FINAL Sabe-se que as fundações são responsaveis por transmitir a carga da estrutura para o terreno. Elas são divididas em fundações superficiais e profundas. Analisando o perfil de um terreno, e as cargas de uma estrutura, foi definido pelo projetista que as fundações a serem executadas deveriam ser profundas. Adotando que o nível do lençol freático encontra-se há 2,0m de profundidade, o perfil do subsolo é basicamente arenoso, escolha qual tipo de fundação mais adequada para esta obra. A. Tubulão a céu aberto B. Estaca escavada C. Estaca Strauss D. Estaca pré-moldada REFERÊNCIA ABNT NBR 6122/2010 - Projeto e execução de fundações. ALONSO, U. R. Exercícios de Fundações. 2 ed. Blucher. São Paulo, 2010 BALBINO, s.d. Disponível em: < http://balbino.com.br/centro-de-informacoes/estacas-tipo-franki>. Acesso em 02 de fevereiro de 2017. Tipos de fundações e métodos construtivos 28 / 29 BARROS, M. Fundações ¿ Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia de Construção Civil, 2003 BUDHU,M. Fundações e estruturas de contenções. Traduzido de Foundations and easth retaining structures, first edition, Rio de Janeiro, 2015. CINTRA, J. C. A. Fundações diretas: projeto geotécnico. Oficina de texto, 2011. CINTRA, J. C. A. Fundações por estacas: projeto geotécnico. Oficina de texto, 2010 DAS, B.M. Fundamentos de engenharia geotécnica. Tradução da 6º edição norte-americana. Thomson Learning. São Paulo: 2007. ESCOLA ENGENHARIA, s.d. Disponível em: < https://www.escolaengenharia.com.br/estaca-strauss/>. 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