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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE RIO PRETO ENGENHARIA CIVIL DANIEL QUEIROZ BISCASSI LARISSA GONÇALEZ MAICON CÉSAR NORONHA MARCELO DE OLIVEIRA MILANI RAFAEL SPINA FUNDAÇÕES SÃO JOSÉ DO RIO PRETO 2018 DANIEL QUEIROZ BISCASSI LARISSA GONÇALEZ MAICON CÉSAR NORONHA MARCELO DE OLIVEIRA MILANI RAFAEL SPINA FUNDAÇÕES Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Civil, área de Exatas do Centro Universitário de Rio Preto - UNIRP, como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil. SÃO JOSÉ DO RIO PRETO 2018 DANIEL QUEIROZ BISCASSI LARISSA GONÇALEZ MAICON CÉSAR NORONHA MARCELO DE OLIVEIRA MILANI RAFAEL SPINA FUNDAÇÕES Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Civil, área de Exatas do Centro Universitário de Rio Preto - UNIRP, como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil. SÃO JOSÉ DO RIO PRETO, 26 de Novembro de 2018. BANCA EXAMINADORA Prof. MSc. Eurípedes Guilherme Raphael de Almeida Centro Universitário de Rio Preto - Unirp Prof. Éder Ferreira Dumas Centro Universitário de Rio Preto - Unirp Prof. Dr. .............. Universidade .............. AGRADECIMENTOS Primeiramente agradecemos a Deus por todas as conquistas nesses cinco anos de faculdade, aos nossos familiares que nos apoiaram e nos incentivaram, aos amigos e colegas envolvidos. Agradecemos o corpo docente e ao nosso orientador em específico, que puderam passar um pouco do vosso conhecimento para que possamos levá-los para a vida. "Só sei que nada sei." (Sócrates) RESUMO Fundações são estruturas que têm como função receber as cargas provenientes da superestrutura de uma edificação e propagá-las ao solo. Com a tecnologia avançando a passos largos têm-se várias opções de fundações, que podem ser do tipo fundação rasa, que são aquelas em que a carga é transmitida ao solo por meio de elementos superficiais ou do tipo fundação profunda, que são aquelas executadas nas camadas mais profundas do solo. No caso, como muito se deve ao solo e à agressividade do ambiente, esse trabalho irá delimitar e distinguir cada tipo de fundação, para que na análise de um empreendimento faça-se a melhor escolha, a fim de evitar futuras patologias estruturais que podem, até mesmo, provocar o colapso da edificação. Palavras-chave: Fundação. Solo. Agressividade. Análise. Rasa. Profunda. ABSTRACT Foundations are structures whose function is to receive burden from the superstructure of a building and to propagate them to the ground. With the technology advancing at a great pace, there are several foundation options, which may be of the shallow foundation type, which are those in which the burden is transmitted to the ground by means of surface elements or the deep foundation type, which are those executed in the deeper layers of the soil. In this case, as much is due to the soil and the aggressiveness of the environment, this work will delimit and distinguish each type of foundation, so that in the analysis of a venture the best choice is made, in order to avoid future structural pathologies that may, even, cause the collapse of the building. Keywords: Foundation. Soil. Aggresiveness. Analisys. Shallow. Deep. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 — Exemplo de Mapa Geológico 17 Quadro 1 — Classes de tamanho de Partículas do Solo ABNT. 19 Tabela 1 — Classificação dos solos e suas respectivas resistências 27 Figura 2 — Dimensões Típicas em Sapatas 29 Figura 3 — Sapata Corrida para apoio de parede. 30 Figura 4 — Sapata Corrida para apoio de pilares alinhados. 31 Figura 5 — Comprimento "A" mínimo para configurar a sapata corrida. 31 Figura 6 — Sapata Corrida de Alvenaria. 32 Figura 7 — Sapata associada sem viga de rigidez. 33 Figura 8 — Sapata associada sem viga de rigidez. 34 Figura 9 — Sapata com Viga Alavanca. 35 Figura 10 — Sapatas Isoladas. 36 Figura 11 — Primeira Laje Radier Protendida com cordoalhas engraxadas e plastificadas no Brasil 37 Figura 12 — Radier Nervurado 39 Figura 13 — Radier Liso 40 Figura 14 — Radier em Caixão 40 Figura 15 — Radier emCogumelos ou com Pedestais 41 Figura 16 — Detalhe construtivo do Radier Protendido. 43 Figura 17 — Radier em Concreto Protendido. 44 Figura 18 — Detalhe de Cordoalha de 7 (sete) fios. 46 Figura 19 — Viga de Fundação ou Baldrame 47 Figura 20 — Vigas Baldrames interligando Blocos ou Pilares. 48 Figura 21 — Impermeabilização de Viga Baldrame 49 Figura 22 — Fundação Profunda ou Indireta. 50 Figura 23 — Detalhes do Tubulão a Céu Aberto. 53 Figura 24 — Seções transversais do fuste e da base de tubulões. 53 Equação 1 — Cálculo da área da base do Tubulão. 54 Figura 25 — Tubulão com camisa de concreto. 56 Figura 26 — Cravação de camisa metálica pelo sistema “Benoto”. 57 Equação 2 — Cálculo da Espessura Mínima da camisa. 58 Figura 27 — Grupos de estacas unidas por blocos de coroamento. 61 Figura 28 — Estaca/Broca escavada com trado manual. 64 Figura 29 — Estaca Broca Mecânica 65 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 30 — Descrição do Equipamento 66 Figura 31 — Início da Perfuração. 67 Figura 32 — Colocação da Coroa / Estaca Perfurada 68 Figura 33 — Início da Concretagem 69 Figura 34 — Concretagem 70 Figura 35 — Fases de execução da Estaca tipo Strauss 71 Figura 36 — Preparação ou "quebra" da cabeça da estaca - 1. 73 Figura 37 — Preparação ou "quebra" da cabeça da estaca - 2 74 Figura 38 — Execução de estaca tipo Franki 75 Figura 39 — Locação/Posicionamento das estacas. 76 Tabela 2 — Estacas x Pilão 77 Figura 40 — Colocação da armadura - Ligação do Fuste com o Cebolão. 78 Figura 41 — Processo executivo da Estaca Franki 79 Figura 42 — Estaca tipo Hélice Contínua. 81 Figura 43 — Estaca Hélice Contínua Monitorada. 82 Figura 44 — Execução de Estaca tipo Hélice Contínua. 83 Figura 45 — Estaca tipo Raiz 85 Figura 46 — Método executivo de fundações em estaca raiz. 87 8 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1.1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.1.1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2.1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2.1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.2.1.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2.1.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2.1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . SUMÁRIO INTRODUÇÃO 11 HISTÓRIA DAS FUNDAÇÕES 12 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 15 NOÇÕES DE GEOLOGIA E GEOTECNIA 15 PROPRIEDADES DO SOLO 17 Classificação dos Solos 18 Caso Particular das Areias 21 Compacidade Relativa 21 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA 22 SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO A PERCUSSÃO – SPT 22 SONDAGEM DE PENETRAÇÃO ESTÁTICA - CPT 24 SONDAGEM EM ROCHAS – SONDAGEM ROTATIVA 24 FUNDAÇÃO DIRETA OU RASA 26 DEFINIÇÕES 26 DIMENSIONAMENTO 27 PROFUNDIDADE MÍNIMA 27 TIPOS DE FUNDAÇÃO DIRETA OU RASA 28 Sapatas 28 Classificação das Sapatas 28 Quanto à Rigidez 28 Quanto à posição 30 Radier 36 Classificação dos Radiers 38 Quanto à Rigidez à flexão 39 Quanto à Geometria 39 Quanto à Tecnologia 41 Vigas de Fundação ou Baldrame 47 FUNDAÇÕES INDIRETAS OU PROFUNDAS 50 DEFINIÇÕES 50 CLASSIFICAÇÃO DE FUNDAÇÕES INDIRETAS OU PROFUNDAS 51 Tubulões 51 Estacas 59 Classificação das Estacas 61 Estacas Pré-moldadas 61 Estacas de concreto moldadas "in loco" 63 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CONCLUSÃO 88 REFERÊNCIAS 89 1 INTRODUÇÃO Fundações são elementos estruturais, que tem por finalidade lógica e objetiva, de receber cargas oriundas da superestrutura e dissipá-las no solo onde a mesma está instalada ou construída. Com o passar dos tempos e o desenvolvimento de novas tecnologias, criaram-se várias maneiras, métodos e tipos de elementos, que se encaixariam de acordo com o tipo e capacidade de carga individual de cada solo ou terreno, solos esses que, antes de qualquer execução de projeto, são estudados através de análises e pesquisas laboratoriais, onde com o relatório final dessa análise, se poderá escolher o tipo de fundação ideal que suportará as cargas do referido empreendimento. OBJETIVOS Esclarecer as diferenças entre as fundações existentes com a finalidade da escolha apropriada para cada tipo de solo, de ambiente e de empreendimento, podendo ser de grande, médio ou pequeno porte. JUSTIFICATIVA Com tamanha variedade de solos e de suas características peculiares, torna- se necessária a avaliação e a distinção delimitada entre todas as fundações, para melhor análise e escolha, levando em conta também a sua viabilização financeira para a execução do empreendimento. METODOLOGIA Levantamento de dados bibliográficos e análise de diferentes perfis geotécnicos de solo. 11 2 HISTÓRIA DAS FUNDAÇÕES Desde o início da pré-história existem registros de obra realizada pelo ser humano no Paleolítico, buscando proteção das intempéries climáticas e a animais diversos, abrigava-se em cavernas e grutas, e na falta de tais recursos construíam seus abrigos subterrâneos fazendo escavações verticais de 2 m de profundidade aproximadamente. Posteriormente teve o controle da técnica da pedra lascada no Neolítico, se tornou apto a trabalhar com a madeira, constroem suas primeiras habitações mostrando assim noções básicas de estabilidades e resistência de materiais que utilizavam, a pedra só era usada em locais onde não havia madeira ou ocorrência de ventos fortes. Com a descoberta dos metais a evolução humana deu um grande salto, podendo assim fabricar suas ferramentas tornando-a mais eficaz para trabalho com (pedra, madeira e solo), com isso se tornou possível a construções de maiores obras. Nos antigos impérios do Oriente Próximo tanto na Mesopotâmia quanto no Egito os materiais de construção passaram a serem tijolos cerâmicos e pedra. Terrenos onde se recebiam maiores construções e mais pesadas cediam e tais construções eram demolidas com posterior aproveitamento dos escombros em uma forma de fundação sem preparo. Assim as grandes edificações eram sucessivamente colocadas umas sobre as outras, resultando um escalonamento de acordo com suas idades. Ao longo do século, certos arqueologistas dizia que tais fundações tanto em qualidade como em profundidade, era uma das mais fracas das técnicas construtivas. Cerca de 1.700 A.C. o primeiro código de obra conhecido, Hamurabi o rei da Babilônia relatava dura penalidade a que estavam sujeitos os construtores caso suas obras fracassassem. De um modo geral, cientes dos fracassos e das dificuldades em terrenos com menor resistência, procuram os antigos, onde se era possível como em casas, distribuir as tensões da estrutura sobre as fundações; estas iam desde caniços até fundações de tijolos secos ao sol, eram assentados com barros misturados com betume e mastique. Com o tempo foram aperfeiçoando os tijolos, com a adição de palha a sua massa e o seu cozimento em forno, conseguiram a redução de trinca de secagem e uma melhor resistência a tração como também com a junção dos caniços entre as camadas de tijolos, o conjunto passava a funcionar melhor. Na Idade Clássica, os gregos pouco inovaram em técnica e materiais, a não ser com o uso de mármore e pedra calcaria. Suas culturas seguintes basicamente continuaram a usar os mesmos materiais (madeira e pedra), quando nas fundações, blocos rústicos ou aparelhados. Surge também nessa época as primeiras estradas 12 calçadas a pedra, aquedutos, pontes de madeiras o de pilar de tijolos. A partir do século 600 A.C. enormes palácios e templos começaram a ser construído, travejado com vigas e pilares de pedra. Esses novos tipos de construção tinham como característica a concentração de carga na sua fundação onde era feita de blocos alongados sobrepostos em duas ou três camadas empilhada em ângulos retos e grampeados um ao outro com a finalidade de melhor dissipar o carregamento de grandes pórticos e colunas. As fundações de construções de menores proporções eram executadas através de sapatas isoladas. Em terrenos fracos tais construtores proviam de técnica de melhoramento de solo onde se usava cinza de carvão ou calcário mole ou pedregulho, toda essa mistura era apiloada manualmente. Em alguns casos também se usava estacas de madeiras cravadas no solo. Os romanos desenvolveram um método construtivo em arcos, o que lhe deu a capacidade de superar os gregos, com obras de maiores dimensões e mais pesadas necessitando assim de fundações mais eficaz e resistente, a adição de concreto na sua execução também é um destaque importante para seu sucesso. Na Idade Média pouco se avançou em relação às técnicas desenvolvidas na Idade Clássica. Entretanto, podem-se observar alguns avanços, como a execução de fundações subaquáticas favorecidas ensecadeira (dispositivos utilizados para contenção temporária de água) e invenção do bate-estaca em 1450 pelo Francesco Di Giorgio, já bem próximo do moderno. . Veio o Renascimento já na Idade Moderna, Da Vinci e Galileu contribuiu com a arquitetura, na construção e até mesmo na engenharia, onde Da Vinci apresentou projeto de bate-estacas e ensecadeiras. Galileu reuniu tudo que a ciência do século XVI para seus estudos sobre flexão de vigas e acabou por fundar a Resistência dos Materiais. Philibert l’Orme (1561) escreveu o livro sobre técnicas construtivas mais conhecido dessa época no qual já se tratava de técnicas fundações fluviais e marítimas e se intitulava: “Invenções para boa construção e baixo custo” A partir do século XVIII d.C., devido à grande experiência acumulada ao longo da história da construção, começou a ser teorizada, simbolizando o que seria os princípios da Mecânica dos Solos. Vários foram os trabalhos sobre aterros arrimados (Gautier, 1717), pressões transmitidas por maciços de solos (Bélidor, 1729), superfícies de deslizamento em taludes (Gadroy, 1746), efeito da água sobre a estabilidade de taludes naturais e de aterros (Perronet, 1769) e outros. No período clássico para a mecânica dos solos, Coulomb um engenheiro notável inicia estudos de solo (1776) usando leis de atritoe coesão, que no futuro daria origem a equação de Mohr-Coulomb usada até nos dias de hoje para calculo 13 de muro de arrimo. Karl Terzaghi, na década de 1920 foi considerado pai da Mecânica dos Solos, introduziu o conceito de tensão efetiva, limite de plasticidade e de liquidez e outras teorias. Durante o século XIX vários autores contribuíram de certa forma para o avanço desta teoria, como William John Macquorn Rankine (1845) desenvolveu uma teoria sobre o estado de tensão do solo, solo ativo, passivo e repouso; Alexandre Colli (1846) dedicou-se aos taludes na arrimados de argila, corte e aterro; Henri Philibert Gaspard Darcy (1856) percolação de água no solo arenoso e definiu a permeabilidade. Entre 1910 a 1927 muito se evoluiu sobre o comportamento do solo argiloso. Segundo Das (2005) as principais contribuições foram: Atterberg: Consistência das argilas; Frontard: ensaios de cisalhamento em argilas sob carregamento vertical; Bell: capacidade de carga, pressões horizontais, ensaios de caixa de cisalhamento para determinação da resistência ao cisalhamento não drenada em amostras indeformadas de argilas; Fellenius: estabilidade de taludes de argila saturados; Karl Terzaghi: consolidação das argilas. O problema da capacidade de carga do solo tem sido, ao longo dos tempos, praticamente abordado através de pressão admissível, prova de carga e estudos sobre suas capacidades. Alguns dos marcos antigos, medievais e renascentista foram: Pirâmides no Egito fundadas sobre rochas e pedras e não tem recalques típicos Templo e Castelos na Tailândia 300 a.C com 115 metros de altura Torres e Campanários, geralmente construções sensíveis a problemas construtivos, muitas delas inclinaram e desabaram, no caso da Torre Nova de Saragoça construída 1.500 d.C com 56 metros de altura, inclino 4,6% e foi demolida em 1892. Torre de Ghirladina, Modena na Itália, construída em 1099 com 88 metros de altura, inclinou-se em 2,6% Mirante Al-Habda em Mossul (Iraque, XI século) com uma inclinação de 9%, foi estabilizado por estacas raízes. A fundação, em sua principal característica, tem que ser algo firme, solida, e não só autossustentável, mas ter a capacidade de sustentar a estrutura sobre ela. Se considerarmos a fundação uma infraestrutura, uma parte não utilizável, veremos que ela apenas transfere para o seu apoio natural toda a carga recebida notando assim a importância do estudo do solo. 14 3 GEOLOGIA DE ENGENHARIA O exercício da profissão de engenheiro civil exige uma série de conhecimentos científicos e tecnológicos, não só, mas também nos casos de matemática, física, informática, meio ambiente, topografia e não menos importante o conhecimento geológico. Todo projeto de engenharia civil ou construção é realizado na superfície ou subsuperfície da Terra, interagindo diretamente com os solos e rochas devendo o profissional ter completo domínio científico pois irá se deparar dia após dia com problemas geotécnicos e matérias naturais. A geologia, como ciência, é muito vasta, sendo considerada por vários autores a mais bela entre as ciências naturais. Segundo a IAEG (International Association for Engineering Geology and the Environment(1992)) “É a ciência dedicada ao estudo, investigação e solução de problemas de engenharia e meio ambiente, decorrentes da interação entre a geologia e os trabalhos e atividades do homem, bem como a previsão e desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes geológicos.” Em um sentido mais amplo, a geologia é definida como o ramo da ciência que estuda a origem, formação, história física, evolução, composição mineralógica e estrutura da terra, através da pesquisa e conhecimento dos minerais e das rochas que compõem a crosta terrestre e das forças e processos que atuam sobre elas. 3.1 NOÇÕES DE GEOLOGIA E GEOTECNIA A terra é uma enorme esfera constituída basicamente por três camadas distintas de materiais, sendo elas a crosta, o manto, e o núcleo. É na crosta que se encontram todas a obras de engenharia civil, uma camada de aproximadamente 40 km de espessura e sua evolução é o resultado das manifestações da dinâmica interna(endógena) e da dinâmica externa (exógena) ao longo do tempo geológico. E seu interior é composto basicamente de rochas magmáticas graníticas, ocorrendo na superfície a maior quantidade de rochas sedimentares, sendo que no seu interior ocorrem em torno de 95% de rochas magmáticas ou metamórficas e 5% de rochas sedimentares, já nas proximidades da superfície, ocorrem em torno de 75% de rochas sedimentares e 25% rochas magmáticas e metamórficas. E na conotação específica da geologia encontram-se os minerais formadores das rochas, substância formada naturalmente sólida ou líquida, inorgânica, 15 homogênea e com composição química e estrutura definida. E as propriedades dos minerais são determinadas pela composição e estrutura, sendo as principais: clivagem, brilho, dureza, massa específica, flexibilidade, cor, traço e magnetismo. E como exemplos bem conhecidos de minerais podemos citar: quartzo, micas, calcita, gipsita, dolomita. E mais uma vez o conhecimento dos principais minerais formadores das rochas e suas características mais importantes permite ao engenheiro civil caracterizar o comportamento químico e mecânico de determinada rocha quando utilizada como material de construção civil, ou quando é escavada em tuneis ou em taludes de cortes ou como suporte de fundações. E para melhor observação são confeccionados mapas geológicos através de levantamentos realizados por geólogos de engenharia ou geólogos estruturais, diretamente na superfície e em conjunto com informações obtidas de estudos de subsuperfície. Graças à familiarização com as técnicas de topografia, visão espacial e conhecimentos geotécnicos, os engenheiros civis, normalmente, não encontram dificuldades para a análise e interpretação de mapas geológicos para fins de projetos. Os mapas podem ser obtidos utilizando várias ferramentais, normalmente em conjunto, como fotos aéreas, levantamento topográficos planialtimétricos, bussola de geólogo, poços profundos executados na região, sondagem diretas com a coleta de amostras, amostragem integral entre outras. O grau de detalhamento do mapa geológico e os elementos que serão estudados dependem do tipo de estrutura projetada, sendo obrigatórias as seguintes informações: litologias, mineralogia, profundidade do manto intemperismo e posição do lençol d’agua. Na interpretação dos mapas geológicos (Figura 1), o profissional deve verificar a possibilidade de obter informações sobre as camadas horizontais, as camadas verticais e as camadas inclinadas que ocorrem nas subsuperfícies da área. Essas camadas são obtidas através da construção de perfis geológicos do terreno. 16 Figura 1 - Exemplo de Mapa Geológico Fonte: QUEIROZ (2009, p. 99) As camadas sedimentares, quanto à idade geológica, apresentam-se numa sequência em que os estratos inferiores são mais antigos que os superiores, valendo também para as estruturas litológicas sobrepostas. Quando ocorrem dobramentos reversos, podem aflorar camadas mais antigas em locais topograficamente mais elevados, podendo muitas vezes levar a erros de datação de levantamento de campo sem um estudo geológico mais aprofundado da subsuperfície. Esses erros podem ocorrer principalmente na observação das camadas através de furos de sondagens isolados, sem uma análise global do maciço. 3.2 PROPRIEDADES DO SOLO Todos os solos são derivados das rochas, que ao longo do tempo sofrem influências mecânicas, físicas e químicas, provocando a sua deterioração, originando grãos cada vez menores. Dependendo da origem, os solos podem ser classificados em residuais e sedimentares. Os solos residuais possuem as feições da rocha matriz, sendo a distribuição das partículas função dos minerais que compunham a rochade origem. 17 Um solo originário de granito possui uma matriz contendo argila e silte, com partículas de quartzo que não se decompuseram quimicamente, ao passo que um solo originário de ardósia possui maior quantidade de argila. Os solos sedimentares apresentam heterogeneidade maior, pois, dependendo das rochas de origem e dos agentes transportadores, podem possuir grande variedade de materiais, indo desde pedregulho até areias, siltes, argilas e solos orgânicos. Essa variabilidade nas dimensões das partículas dos solos atribui às partículas dos solos diversas características que constituem as propriedades particulares de cada tipo. Surgindo índices que apresentam importante papel na mecânica de solos, na definição de certas propriedades para determinação da capacidade de suporte, da permeabilidade e da estabilidade, entre outras. 3.2.1 Classificação dos Solos Granulometria: Os tipos de solos podem ser classificados, inicialmente, em função do diâmetro das partículas que os compõem, apresentando diferentes denominações, apresentadas da maior para a menor: rocha sã, matacão, pedra, areia, silte e argila. A argila é o tipo de solo que apresenta o menor diâmetro de grão, inferior a 0,002 mm, podendo chegar a diâmetros incrivelmente pequenos, acima está o silte que é muitas vezes confundido com a argila, podendo ser diferenciado pela queima ou compactação. A areia é mais fácil de ser identificada visualmente, pois seus grãos são geralmente grandes. O pedregulho também é muito fácil de ser reconhecido, visto que seus grãos apresentam diâmetro grandes. A partir daí, pode-se encontrar pedras de grandes diâmetros soltas no meio do solo, caracterizando os chamados matacões. Dependendo da sua dimensão, o matacão pode constituir-se em um grande problema para o projeto da fundação e principalmente para a sua execução. A rocha integra que não sofreu qualquer deterioração natural é chamada de rocha sã. As partículas do solo dependem sempre do tipo da rocha que as originou. O quartzo, presente na maioria das rochas, é um material muito resistente à decomposição e vai gerar os siltes e as areias, ou seja, os matérias de maiores grãos. Os feldspatos os mais desagregáveis são os responsáveis pela formação das argilas. As argilas apresentam variadas formas de composição química, o que determina comportamentos diferentes, como a possibilidade de absorver mais ou menos água. A classificação precisa do solo, termos do tamanho do grão, é feita em 18 laboratório mediante uma análise granulométrica. O solo é passado por peneiras de diversas aberturas, podendo-se com isso determinar o diâmetro máxima da porção que passou pela peneira. Para porções muito finas, pela impossibilidade prática de obter peneiras com aberturas muito pequenas, usa- se o processo de sedimentação, baseado na lei de Stokes, pela qual a velocidade de queda de partículas esféricas em um meio viscoso é proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula. Os solos encontrados normalmente não se apresentam completamente puros, por exemplo, não é comum encontrar-se isoladamente argila, areia ou silte completamente puros e sim misturados. Dependendo da porcentagem em peso de cada tipo de solo encontrado na mistura, dá-se a ela uma denominação especial. O Quadro 1 mostra como ocorre a distribuição dos tipos de solos e suas respetivas denominações; Quadro 1 - Classes de tamanho de Partículas do Solo ABNT. Fonte: Corrêa (2015, p. 31) Peso Específico dos Sólidos: Relação entre o peso das partículas e o volume por elas ocupado na porção de solo. Esse valor varia entre 2.600 e 2.700 kgf/m³. valores menores podem indicar a presença de matéria orgânica, o que exige cuidados; Peso Específico do Solo: Relação entre o peso total e o volume total do solo; Umidade: Relação entre o peso da água e o peso dos sólidos; Índice de Vazios: Relação entre o volume de vazios e o volume de sólidos; Porosidade: Relação entre o volume de vazios e o volume total do solo; 19 Grau de Saturação: Relação entre o volume de água e o volume total de vazios. Quando o grau de saturação é de 100% o solo é dito saturado; Peso Específico Seco: Relação entre o peso das partículas solidas e o volume total do solo; Peso Específico Saturado: Peso específico do solo quando todos os vazios estiverem ocupados com água; Peso Específico Submerso: Peso específico saturado menos o peso específico da água; Caso Particular da Argila: Em razão da sua complexidade da constituição da argila, não se consegue obter um índice que possa definir diretamente a sua parcela de influência no comportamento do solo. Por sua composição ser derivada dos feldspatos, minerais que sofreram mais com a decomposição provocada pelos agentes naturais, a argila apresenta os menores grãos. E para a classificação das argilas utiliza-se como referência os seus teores de umidade. A argila pode ir desde o estado liquido, ou seja, muito úmida, ao estado plástico, semissólido e solido, conforme diminua o seu grau de umidade. A esses estados da argila dá-se o nome de consistência. Limite de Liquidez: Limite entre estado plástico e liquido. Do ponto de vista físico, o limite de liquidez é o teor de umidade que faz com que o solo colocado em uma concha e sobre o qual se faz uma ranhura necessite de cinco golpes para fechar. Procedimento bastante impreciso, mas serve para dar uma ideia do que representa esse limite; Limite de Plasticidade: Limite entre o estado semissólido ou quebradiço e o limite plástico. Pode-se fisicamente identificar esse limite como o menor teor de umidade que possibilita executar um cilindro com 3mm de diâmetro. A plasticidade pode ser definida como a capacidade de deformar sem romper ao cisalhamento; Limite de Contração: Limite entre estado semissólido ou quebradiço com volume variável e o estado solido ou quebradiço com volume constante. O limite de contração indica, fisicamente, o volume de água necessário para 20 preencher os vazios do solo quando seco ao ar; Índice de Plasticidade: Diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade. Esse índice indica o intervalo em que o solo se encontra plástico; Índice de Consistência: Relação entre a diferença entre o grau de umidade do solo e o seu limite de liquidez e o seu índice de plasticidade. A consistência também pode ser definida como o grau de resistência de um solo de granulometria fina à fluência ou a á deformação. 3.2.2 Caso Particular das Areias Nas areias, não existem ligações atômicas como nas argilas, por isso esse tipo de solo não é denominado coesivo, mas granular. Para areias, é importante conhecer-se o grau de compacidade, ou seja, se a areia é mais compacta ou menos compacta. É obvio que fundações em areias fofas podem apresentar grandes deformações e prejudicar o comportamento da estrutura. O índice mais usado para as areias é o da compacidade relativa. 3.2.3 Compacidade Relativa É a relação entre a diferença entre o índice de vazio máximo do solo mais fofo e o índice de vazios no estado real no numerador, e a diferença entre o estado de índice de vazios máximo e o menor índice de vazios do solo muito compacto no denominador. 21 4 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Os objetivos principais da investigação do subsolo para fins de engenharia civil são esclarecer os tipos de solos e rochas bem como as condições geológicas e geotécnicas, litológicas, mineralógicas, espessura de camadas, elementos estruturais, posição dos níveis de água, entre outros. Essas informações de modo geral são utilizadas na escolha dos tipos de fundações e dimensionamentos dos elementos estruturais de suporte da obra, no estudo do subsolo objetivando a capacidade portante, deformidade e permeabilidade para a construção de barragens ou obras subterrâneas e na pesquisa de materiais naturais para construção, como argilas,areias e jazidas de rochas. Também não é possível a execução de cortes de estradas ou terraplanagens em solos ou rochas sem prévio estudo do subsolo, principalmente para determinação dos parâmetros de resistência dos solos atravessados e para o dimensionamento dos taludes. Encontrando rocha, deverá ser mapeado o topo rochoso para que este possa ser considerado no projeto e execução da escavação, em termos de custos. O procedimento mais comum para a realização de estudos de subsuperfície é a perfuração do terreno nos locais previamente determinados, obtendo-se amostras dos solos ou das rochas atravessadas, para em seguida serem analisadas em laboratório. Pode-se também obter informações do terreno utilizando-se sistemas que meçam a resistência oferecida pelo solo ao ser penetrado por um amostrador ou um equipamento instrumentado. 4.1 SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO A PERCUSSÃO – SPT A sondagem a percussão é um procedimento geotécnico de campo, capaz de amostrar o subsolo. Quando se associa ao ensaio de penetração dinâmica (SPT), mede a resistência do solo ao longo da profundidade que se perfura. Ao realizar uma sondagem interessasse em conhecer o tipo de solo atravessado com a retirada de uma amostra deformada, a cada metro perfurado; a resistência oferecida pelo solo à cravação do amostrador padrão, a cada metro de solo vertical; a posição do nível ou dos níveis d’agua quando encontrados durante a perfuração. O método consiste basicamente na cravação de um amostrador padrão no solo, através da queda livre de um peso de 65 kg, caindo de uma altura determinada de 75 cm. 22 Para a execução das sondagens, determina-se, em planta, na área a ser investigada, a posição dos pontos a serem sondados. No caso de edificações, procura-se dispor as sondagens em posições próximas aos limites de projeção das mesmas e nos pontos de maior concentração de carga. Procuram-se, salvo em casas específicos, distancias entre pontos variando de 15 metros a 30 metros. Nas investigações preliminares de áreas extensas para estudos de viabilidade, a distância entre sondagens varia de 50 a 100 metros. Quando da definição do projeto esta campanha de sondagens deve ser complementada por furos menos distantes. Em qualquer caso deve-se evitar a locação de pontos alinhados, de forma a permitir uma interpretação em diversos planos de corte. Deve-se também evitar um único furo de sondagem. São comuns as variações de resistência e tipo de solo em áreas não necessariamente grandes. Para elaboração do projeto de fundações convém que seja considerada a interpretação das resistências à penetração, de forma estatística. Desta forma, anomalias locais terão sua importância minimizada. Marcados os pontos em planta, devem os mesmos ser locados e nivelados no terreno. Para se iniciar uma sondagem, monta-se sobre o terreno, na posição de cada perfuração, um cavalete no qual é montado no topo do mesmo um conjunto de roldanas por onde passa uma corda, usualmente de cisal. Este conjunto auxiliará no manuseio da composição de hastes e levantamento do martelo. Inicia-se o furo desde o ponto de instalação do equipamento, na maioria das vezes coincidente com a superfície do terreno. Com auxílio de um trado, perfura-se até um metro de profundidade. Recolhe-se e acondiciona-se uma amostra representativa de solo, que é identificada como amostra zero. Em uma das extremidades de uma composição de hastes acopla-se o amostrador padrão. Este é apoiado no fundo do furo aberto com trado. Ergue-se o martelo até uma altura de 75 cm acima do topo da composição de hastes e deixa-se que caia sobre está em queda livre. Este procedimento é realizado até a penetração de 45cm do amostrador padrão no solo. Conta-se o número de quedas necessárias para a penetração de cada segmento de 15 cm do total de 45cm. A soma de números de golpes necessários à penetração dos últimos 30 cm do amostrador é designada por N. quando retirado o amostrador do furo, é recolhida e acondicionada a amostra contida em sua ponta. E o procedimento prossegue com a abertura de mais um metro e assim por diante, e a profundidade a ser atingida depende do porte da obra a ser edificada e consequentemente das cargas que serão transmitidas ao terreno. A Norma Brasileira (NBR 6484) fornece critérios mínimos para orientar a profundidade das sondagens. Porém, a resistência dos solos, o tipo de obra e 23 características do projeto podem exigir sondagens mais profundas ou critérios mais rígidos de paralisação. De primordial importância é a determinação do nível de água, quando ocorrer, seja por armazenamento de água de chuva ou presença do lençol freático. As amostras de solo coletadas a cada metro devem ser levadas ao laboratório para classificação tátil-visual mais profunda. São definidas as camadas de solo sedimentares com as suas respectivas espessuras ou os horizontes de decomposição dos solos residuais. De posse dos perfis individuais preliminares de cada sondagem obtidos após a classificação tátil-visual, do nível d’agua e da cota do terreno no início da perfuração, desenha-se, com as respectivas convenções, o perfil do subsolo de cada sondagem, ou de preferência, para facilitar a visualização, seções do subsolo abrangendo diversas sondagens. O desenho das sondagens deverá mostrar todas as camadas ou horizontes de solo encontrados, as posições dos níveis d’agua, o número de golpes N necessários à cravação dos 30 últimos centímetros do amostrador e demais informações uteis que forem observadas. 4.2 SONDAGEM DE PENETRAÇÃO ESTÁTICA - CPT Esta sondagem recebe também o nome de sondagem com cone holandês. O equipamento utilizado consta de hastes emendáveis que apresentam em sua ponta um cone com ângulo de 60° e área de 10 cm². A sondagem é feita usando-se tubo de revestimento. A penetração do cone é continua, a uma velocidade de 1 cm/s. o esforço necessário para a penetração do cone no solo é registrado continuamente. Os valores registrados medem tanto a resistência de ponta como o atrito lateral. A grande vantagem deste tipo de sondagem é que os resultados são apresentados ao longo de toda a profundidade da sondagem, ininterruptamente, ao contrário da de percussão que mede o número de golpes em 30 cm de cada metro. 4.3 SONDAGEM EM ROCHAS – SONDAGEM ROTATIVA Caso a sondagem tenha de atravessar materiais impenetráveis a percussão, tais como matacões ou rochas alteradas ou sãs, deve-se mudar o tipo de equipamento, usando a coroa amostradora. Nessa coroa estão fixados pequenos diamantes ou pedra de vídia. Esse tipo de amostrador permite a obtenção de amostra da rocha para a sua classificação. Nas sondagens rotativas, deve-se 24 aprofundar o amostrador pelo menos 4 metros, para ter a segurança de que não se está atravessando um simples matacão. 25 5 FUNDAÇÃO DIRETA OU RASA 5.1 DEFINIÇÕES A fundação direta ou rasa, a qual também é denominada como Fundação Superficial, é definida pela NBR 6122 como “elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação.” É necessário também verificar a pressão admissível do solo, devendo-se levar em conta os seguintes fatores: • Profundidade da fundação; • Dimensões e forma dos elementos de fundação; • Características das camadas de terreno abaixo do nível da fundação; • É necessário um bom estudo sobre o Lençol Freático, para que talvez haja a necessidade de um futuro rebaixamento do mesmo. Os níveis dos lençóis podem variar de acordo com a intensidade de chuvas no local ou na região; • Modificação das características do terreno por efeito de alívio de pressões, alteração de teor de umidade ou ambos; • Características da obra, em especial a rigidez da estrutura. Caso haja um estudoprévio de solo, realizado através de sondagens, com resultado que não desperte dúvidas, poderão se tomar como pressões admissíveis os valores abaixo descritos na Tabela 1, conforme análise de Yazigi (2013): 26 Tabela 1 - Classificação dos solos e suas respectivas resistências Fonte: Yazigi (2013, p. 202) 5.2 DIMENSIONAMENTO As fundações precisam ser definidas por dimensionamento geométrico e cálculo estrutural. No dimensionamento geométrico, deve-se considerar as seguintes solicitações: • Cargas centradas; • Cargas excêntricas; • Cargas horizontais. 5.3 PROFUNDIDADE MÍNIMA A base de qualquer fundação precisa estar protegida de intempéries, fora do alcance dos agentes atmosféricos e de fluxos de água. No caso das fundações rasas, a profundidade mínima não pode ser menor que 1,5 m. 27 O elemento mais comum vem a ser a Sapata, onde a mesma transmite as cargas provenientes da Superestrutura diretamente para o solo através da área de contato base-solo. 5.4 TIPOS DE FUNDAÇÃO DIRETA OU RASA 5.4.1 Sapatas As Sapatas são tipos de fundação direta ou rasa, que geralmente tem a sua base em planta quadrada, retangular ou trapezoidal, não necessitando atingir grandes profundidades devido à alta resistência do solo, conforme deve-se verificar através de uma análise completa desse solo. De acordo com a NBR 6122 (item 3.2), define-se a Sapata como “Elemento de fundação superficial, de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim.” Também temos na NBR 6118 (item 22.6.1), definindo a sapata como “Estruturas de volume usadas para transmitir ao terreno as cargas de fundação, no caso de fundação direta.” 5.4.1.1 Classificação das Sapatas 5.4.1.1.1 Quanto à Rigidez De acordo à norma NBR 6118/2003, as sapatas são classificadas criteriosamente como “Rígidas”, de acordo com as seguintes condições descritas na Figura 2. 28 Figura 2 - Dimensões Típicas em Sapatas Fonte: Alvas (2007, p. 6) Onde temos que: a é a dimensão da sapata na direção analisada; h é a altura da sapata; ap é a dimensão do pilar na direção em questão. Sapatas Flexíveis Pouco utilizadas em relação às rígidas, sendo acionadas em casos onde a fundação está sujeita a cargas menores, levando em conta também a resistência do solo. ANDRADE (1989) sugere que a utilização de sapatas flexíveis para solos com pressão admissível abaixo de 150 KN/m2 (0,15 MPa). Esses tipos de sapatas apresentam comportamentos estruturais como uma laje maciça, trabalhando à flexão nas duas direções, sendo dimensionadas ao 29 Momento Fletor e à Força Cortante. Verificações deverão ser feitas quanto à punção em sapatas flexíveis, por estarem mais expostas a esse fenômeno em relação às sapatas rígidas. Sapatas Rígidas Geralmente são adotas em situações onde a tensão admissível do solo local é considerada muito boa, tendo assim boa resistência em camadas próximas à superfície. Utiliza-se para o dimensionamento desse tipo de sapata, um método denominado método geral de bielas e tirantes, podendo também ser dimensionadas à flexão, assim como as flexíveis, podendo-se obter bons resultados. Nesse caso, as verificações necessárias a serem feitas são apenas com relação as tensões de cisalhamento, principalmente a ruptura por tensão diagonal do concreto na emenda entre a sapata e o pilar. 5.4.1.1.2 Quanto à posição Sapata Corrida Podemos dizer que Sapata Corrida, de acordo com a NBR 6122, item 3.6, é aquela “sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares ao longo de um mesmo alinhamento, conforme Figura 3 e 4. Figura 3 - Sapata Corrida para apoio de parede. Fonte: Bastos (2016, p. 10) 30 Figura 4 - Sapata Corrida para apoio de pilares alinhados. Fonte: Bastos (2016, p. 10) Temos, como limite de dimensionamento para se diferenciar sapata isolada retangular de sapata corrida, que a dimensão de seu comprimento seja 5 vezes maior que a dimensão de sua base (A > 5B), conforme Figura 5. Figura 5 - Comprimento "A" mínimo para configurar a sapata corrida. Fonte: Bastos (2016, p. 11) Esse tipo de sapata é muito comum em construções de pequeno porte, como casas e edificações de altura baixa, galpões, muros de divisa e de arrimo, em parede de reservatórios e piscinas, etc. À medida em que o solo, onde será construída a edificação, tenha uma boa resistência para suportar as cargas da mesma em baixa profundidade, torna-se uma boa solução esse tipo de fundação. As sapatas corridas podem ser de alvenaria ou de concreto armado. Sapata Corrida de Alvenaria de Tijolos Essa é um tipo de sapata com um ótimo custo/benefício, uma vez que a carga da superestrutura não seja tão alta e o solo ajude na resistência (que tenha pelo menos uma resistência regular), onde o mesmo deve ser escavado até a 31 profundidade onde ofereça a resistência desejada para a carga a ser suportada. A profundidade para o assentamento dessas fundações deverá estar entre 50 cm e 1 m. Caso a profundidade seja maior, já não se tornará tão viável esse tipo de fundação, uma vez que se tornará muito pesada, podendo até se tornar mais cara que as sapatas de concreto. Esse tipo de sapata precisa seguir as medidas construtivas abaixo: • A largura da base da sapata tem que ser, no mínimo, o dobro da largura da parede que sobre ela repousa; • A altura, desde a base da sapata até a base da parede, ser pelo menos igual a 2/3 da espessura da parede na sua base; • Abaixo da base da sapata de alvenaria, ser executada uma placa (lastro) de concreto armado, em trechos em nível, moldada in loco, de no mínimo 10 cm de espessura, sobressaindo pelo menos 10 cm de cada lado da sapata de alvenaria. Antes da execução da placa de concreto armado, o fundo da vala será cuidadosamente nivelado e energicamente apiloado, e revestido com uma camada de 5 cm de concreto simples, de consumo de 150 kg de cimento/m3. A Figura 6 detalha esse elemento.. Figura 6 - Sapata Corrida de Alvenaria. Fonte: Disponível em: <https://www.meiacolher.com/2014/12/aprenda-como-fazer-um-baldrame- ou.html>. Aprenda... (2014) Sapata Associada 32 De acordo com a NBR 6122, item 3.5, sapata associada é aquela “comum a mais de um pilar”. Também chamada de sapata combinada ou conjunta, ocorre geralmente quando um ou mais pilares se encontram muito próximos, tornando-se impraticável ser feito uma sapata isolada para cada pilar, devido à sobreposição física das mesmas. Nesse caso, constrói-se uma sapata apenas, associando esses pilares em um único elemento de fundação. As sapatas podem ser construídas com ou sem uma viga de rigidez, conforme Figura 7 e Figura 8. Figura 7 - Sapata associada sem viga de rigidez. Fonte: Bastos (2016, p. 11) 33 Figura 8 - Sapata associada sem viga de rigidez. Fonte: Bastos (2016, p. 12) Sapata com Viga Alavanca ou de Equilíbrio Em alguns casos, onde os pilares estiverem localizados nas divisas do terreno, o momento produzido pelo não alinhamento da ação com a reação, deverá ser absorvido através de uma viga, a qual chamamos de Viga de equilíbrio ou Viga Alavanca, tendo seus extremos apoiados de um lado na sapata do pilar da divisa e no outro lado na sapata de um pilar interno. Como sua função, a Viga alavanca faz com que a carga do pilar da divisa seja direcionada para o centro de gravidade de sua sapata, fazendo com que, ao mesmo tempo, suportar os momentos fletores que são produzidos pela excentricidade da carga desse pilar relacionado ao centro de sua sapata, conforme se observa na Figura 9. 34 Figura 9 - Sapata com Viga Alavanca. Fonte: Alvas (2007, p. 9) Sapata Isolada É o tipo de sapata mais comum, pois é utilizada com muita frequência.Essas sapatas transmitem ao solo as tensões de carga de um único pilar, localizado em seu centro geométrico, não possuindo seções alongadas. Essas sapatas podem apresentar mais de um formato geométrico, podendo ser retangulares, quadradas ou até mesmo circulares, variando ou permanecendo constante a sua altura linearmente entre a extremidade de sua base até a face do pilar. A Figura 10 exemplifica esses elementos. 35 Figura 10 - Sapatas Isoladas. Fonte: Alvas (2007, p. 7) 5.4.2 Radier Podemos definir Radier como uma laje sobre o solo, cuja principal finalidade é suportar as cargas aplicadas através da tensão admissível de suporte do solo (INSTITUTE, 2010, 360R-10). Em outras palavras, Radiers são lajes de concreto armado ou protendido própria e especificamente dimensionadas para receber todos os esforços da superestrutura e transmiti-los distribuídos uniformemente ao solo, por assim estar em contato direto com o mesmo, levando em conta sempre os valores da tensão admissível desse solo. Radier, também, pode ser definido como um “Elemento de fundação superficial que abrange parte ou todos os pilares de uma edificação, distribuindo os carregamentos.” (Norma Brasileira, NBR 6122/1996, p2). 36 Figura 11 - Primeira Laje Radier Protendida com cordoalhas engraxadas e plastificadas no Brasil Fonte: http://www.metalica.com.br/radier-inovacao-tecnologica-aplicada-na-construcao O Radier, por sua vez, destaca-se dentre os tipos de fundações rasas devido ao seu custo/benefício e agilidade de execução, podendo ser empregado em obras de pequeno e médio porte, como residências (de um ou mais pisos) e edifícios de até 12 pavimentos. A fundação em Radier é adotada quando: • as áreas das sapatas se aproximam ou até mesmo se interceptam; • quando se deseja uniformizar os recalques; • a capacidade de suporte do solo é baixa. Em situações onde a base do solo está propensa a grandes recalques ou o lençol freático está próximo à superfície, o Radier poderá ser suportado por pilares. Segundo o Committe 360 do American Concrete Institute (ACI-360R- 92/1997), o radier é uma laje continuamente suportada pelo solo, com carga total, quando uniformemente distribuída menor ou igual a 50% da capacidade de suporte admissível do solo. A laje pode ser uniforme ou de espessura variável, e pode conter elementos de enrijecimento como nervuras ou vigas. A laje pode ser de concreto simples, concreto reforçado ou concreto protendido. O reforço de aço é utilizado para os efeitos de retração e temperatura ou carregamento estrutural. Segundo Almeida (2001), em geral, considerando a situação atual da construção civil Brasileira, pode ser dito que o radier, recebe pouca atenção tanto durante a fase de projeto quanto durante a fase de construção. Como consequência, as recomendações que poderiam evitar muitos problemas são simplesmente ignoradas. Aliás, convém mencionar que uma Norma Brasileira para projeto e execução de laje sobre solo nem sequer existe. Entretanto, existe literatura de excelente qualidade produzida principalmente 37 pelo American Concrete Institute (ACI) e pelo Post-Tensioning Institute (PTI). O dimensionamento dos elementos e a seleção da disposição da estrutura é a parte principal ou a mais importante da concepção de um projeto. À menos que através de experiências anteriores ou de fatos que determinem exatamente como deve ser o projeto, é necessário o estudo de várias ou quiçá todas as possibilidades, valendo lembrar que o projetista poderá limitar ou enumerar as soluções levando em conta as várias restrições e por cálculos realizados a grosso modo e avaliação do custo/benefício. Muitos mitos se estabelecem na construção civil do nosso país. Um deles diz que um sistema estrutural composto por vigas baldrames e estacas teria um custo menor. Esse mito teve sua parte na história como verdade há décadas quando o nível de concreto usinado era muito baixo ou até mesmo nulo no mercado. Porém, atualmente, devido às novas tecnologias disponíveis, o radier tem seu projeto e execução com economia, enfatizando esse fato de maneira que esse tipo de sistema pode assim proporcionar uma plataforma estável para construção que lhe for assim determinada. Antes de começar a execução, é necessário se atentar aos fatos que podem, e vão, diretamente assim influenciar na performance da laje, tais como: qualidade do concreto, tipo de solo, uniformidade da base, acabamento da superfície e o espaçamento das juntas. Devemos destacar o conhecimento e as características da natureza desse solo, o qual será utilizado como base para o radier. Trata-se de suma importância sabermos o módulo de reação do solo em questão para o cálculo estrutural. Apenas uma quantidade limitada de informação geotécnica normalmente está disponível. No entanto, se o solo atingir um nível de homogeneidade aceitável, poderemos obter esse módulo de reação pelo do ensaio de CBR (California Bering Ratio). A solução ideal seria contar com ajuda técnica especializada em solos. Dá-se muita importância à resistência do solo, referindo-se às fundações do tipo Radier, principalmente se o mesmo tiver que suportar carregamentos elevados. Essa resistência tem relação direta com a umidade do solo e o seu grau de compactação, onde esse última ajuda a melhorar as propriedades estruturais do solo. 5.4.2.1 Classificação dos Radiers Os radiers são classificados quanto à rigidez à flexão, quanto à geometria e quanto à tecnologia. 38 5.4.2.1.1 Quanto à Rigidez à flexão Podem ser classificados como elásticos ou rígidos. Os radiers elásticos têm sua rigidez menor, e não se despreza os deslocamentos relativos da placa. Já os radiers rígidos são aqueles que possuem a rigidez à flexão maiores, relativamente, e sendo assim, poderá o elemento estrutural ser tratado como um corpo rígido. 5.4.2.1.2 Quanto à Geometria Podemos classifica-los também como: nervurados, lisos, caixão e com pedestais. Radiers Nervurados São executados com nervuras primárias e secundárias, posicionadas sob os pilares, com a possibilidade de serem inferiores ou superiores. Para a execução de nervuras inferiores, deverá ser feita sobre a escavação, onde nas superiores, para que a superfície do piso fique plana, deverá ser feita a colocação de agregados. Figura 12. Figura 12 - Radier Nervurado Fonte: Dória (2007, p. 23) 39 Radiers Lisos Tem como principal vantagem a facilidade na execução. Muito utilizado no Programa de Arrendamento Residencial (PAR), onde essas edificações chegam até quatro pavimentos. Figura 13. Figura 13 - Radier Liso Fonte: Dória (2007, p. 22) Radiers em Caixão É executado para que se tenha grande rigidez, podendo executar-se assim com vários pisos. Figura 14 - Radier em Caixão Fonte: Dória (2007, p. 23) Radiers em Cogumelos ou com Pedestais 40 Tem a espessura sob os pilares aumentada melhorando a resistência aos esforços cortantes e à flexão. Esses pedestais podem ser executados tanto na parte superior quanto inferior, onde no inferior tem-se a vantagem de ser colocado na escavação, deixando assim o piso com a superfície plana. Figura 15. Figura 15 - Radier em Cogumelos ou com Pedestais Fonte: Dória (2007, p. 22) Colocando os tipos acima em ordem crescente de rigidez, ficaria: Lisos, com Pedestais, Nervurados e Caixão. As espessuras desses Radiers variam entre 15 e 20 cm, no que depende do tipo escolhido. 5.4.2.1.3 Quanto à Tecnologia As tecnologias que são empregadas nas execuções dos Radiers são Concreto Protendido (utilizando cordoalhas engraxadas) e Concreto Armado. Radier em Concreto Armado Existe uma relação direta com a resistência do concreto à compressão para se determinar a espessura do Radier, onde também essa mesma resistência influenciana deformação de retração. É de suma importância a especificação e a determinação dessa resistência para a melhor performance estrutural do Radier utilizando concreto armado. A resistência que o concreto do Radier possui à abrasão está diretamente ligada à compressão do concreto. Através de pesquisas realizadas pela Portland Cement Association (1983) mostrou que a resistência à abrasão aumentou com a diminuição de água ou com aumento de cimento, ou até mesmo ambos, onde tanto 41 um como o outro podem influenciar na resistência à compressão do concreto. É também muito importante a qualidade da argamassa. A dureza e a solidez do agregado graúdo só começam a ter seu devido valor depois da consolidação do desgaste da superfície da argamassa. Para que se evite o aparecimento de fissuras, o acabamento superficial e a concretagem, durante sua execução, possuem importância de igual teor em relação à resistência do material, onde se produz um efeito significativo em se tratando da qualidade da camada fina (espessura entre 1,5 mm e 3,0 mm) na superfície superior do radier. Deve-se tomar os seguintes cuidados durante a fabricação do concreto: quantidade de cimento (quantidade mínima), tamanho do agregado graúdo (tamanho máximo), resistência à compressão, slump test e ar incorporado (pequena quantidade). As fissuras que poderão vir a surgir no Radier, podem ser provenientes da retração do concreto ou de seu comportamento térmico, e até mesmo da movimentação ou acomodação do solo. Radier em Concreto Protendido A execução desse sistema em obras possui a simplicidade como uma de suas características na instalação e manuseio das cordoalhas e seus acessórios, como mostra a Figura 16. 42 Figura 16 - Detalhe construtivo do Radier Protendido. Fonte: EMERICK (2002) Logo no início do processo de cálculo, deve se determinar a altura ideal do elemento estrutural. Cauduru (2000) aconselha que a altura de um elemento em concreto protendido seja da ordem de 70% da altura desse elemento em concreto armado. Utiliza-se na maioria das vezes o sistema de protensão sem aderência, onde não se faz a injeção de pasta de cimento, utilizando assim cordoalhas engraxadas, contribuindo para sua simplicidade do processo. Pisos comerciais, industriais e pavimentos protendidos são executados há mais de trinta anos no Brasil, onde tem sido utilizado protensão aderente com bainhas metálicas como tecnologia, e não aderente com betume e bainhas de papel. A aplicação de cordoalhas plastificadas e engraxadas vem sendo aplicadas nos EUA desde o início, onde se destaca pela praticidade e facilidade na aplicação. Lá, cerca de 80% das residências que não possuem porões, utilizavam o radier (S.O.G. – Slab On Ground) com tecnologia protendida (usando cordoalhas plastificadas e engraxadas) como sistema de fundação, os quais são chamados de cabos monocordoalhas, fixando-se cada cordoalha em uma só ancoragem, em cada extremidade. Nos Estados Unidos, essa técnica começou a se desenvolver a partir do 43 sudoeste do país, da Califórnia até o Texas, onde essa região é detentora de solos muito expansíveis, e o contato desse solo com a umidade se expandiam e provocavam o colapso das lajes que eram feitas em concreto armado. Com o sucesso do uso dessa técnica na região citada, expandiu-se por todo o país, chegando inclusive ao Canadá. Segundo Cauduru (2000), a divulgação desta tecnologia no Brasil começou em um seminário de atualização tecnológica sobre protensão, que ocorreu em Embu/SP em julho de 1996, onde o processo finalmente decolou na cidade de Fortaleza/CE. A Figura 17 mostra a execução de um radier em concreto protendido, o qual é frequentemente usado nas construções de edifícios do Programa de Arrendamento Residencial (PAR), por se levar em conta a facilidade, agilidade, maior segurança e por possuir vantagens econômicas e técnicas que podem ser vistas com muita clareza. Figura 17 - Radier em Concreto Protendido. Fonte: Cauduro (2000) Edifícios com 2, 7, 12 e 15 pavimentos já foram executados em Fortaleza 44 adotando a técnica de radier protendido, utilizando cordoalhas engraxadas. Segundo Cauduru (2000), a obra pioneira no Brasil foi a construção em Fortaleza, do primeiro radier protendido com cordoalhas engraxadas e plastificadas, para edifício residencial de grande altura, em agosto de 1999. O radier foi construído possuindo 50 cm de espessura, onde continha capitéis sob os pilares com maior carga, com 80 cm de espessura, possuindo esse edifício 14 andares. O baixo custo, a simplicidade e a agilidade da execução foram fatores determinantes ao converterem o projeto prévio de uma fundação profunda tradicional para a tecnologia do radier protendido. Segundo Moura (2000), o emprego de cordoalhas engraxadas em lajes assentadas sobre o solo, destinadas a apoiar residências, galpões e mesmo edifícios de grande porte, tem sido muito comum nos Estados Unidos (onde são chamados de “slabs on ground”) e apresenta vantagens bastante atraentes: • a laje desempenha a função de fundação; por se estender em toda projeção da edificação, transmite de maneira segura as suas cargas ao solo, sem exigir dele grande resistência, já que as tensões a serem equilibradas pelo solo ficam bastante diluídas; • a laje já desempenha as funções de piso pronto, com excelente qualidade de acabamento, estando praticamente pronto para receber a pavimentação; • o construtor está dispensado de fazer escavações, alicerces em alvenaria de pedra, baldrames e cintas, além do piso citado no item anterior. As vantagens que se consegue com o concreto protendido pós tracionado em relação ao concreto protendido são: • lajes mais esbeltas; • diminuição do aparecimento de fissuras; • agilidade na execução; • índice de permeabilidade muito menores. O uso de cordoalhas engraxadas em um sistema de protensão que utiliza bainhas metálicas, acaba se tornando mais interessante devido aos motivos: • diminuição de perdas por atrito; • facilita a montagem de cabos; • desnecessária a injeção de argamassa de cimento dentro das bainhas; • maior agilidade na construção; • geralmente tem-se um menor custo. Os radiers que utilizam a tecnologia protendida por pós tração, já trabalham inicialmente sob tensão (tensão essa onde a força é calculada pelo projetista), onde podemos assim dizer que a armadura desse elemento estrutural trabalha ativamente, ou seja, ficam em um estado permanente de tensão, ao contrário dos 45 radiers que utilizam o concreto armado (os quais possuem armaduras que trabalham passivamente, ou seja, só entram em ação quando são solicitadas através das tensões causadas por carregamentos). Porém, após a aplicação da protensão, com o passar dos anos ocorrem muitas perdas que acabam com a redução da tensão do cabo. Segundo a Concrete Society (2000), essas perdas podem ser divididas em dois grupos: perdas imediatas e progressivas. No grupo de perdas imediatas, citam- se: • perdas pelo atrito; • perdas na ancoragem; • perdas ocasionadas pelo encurtamento elástico do concreto. Essas perdas acabam ocorrendo durante a protensão e a ancoragem desses cabos. No grupo das perdas progressivas, destacam-se: • perdas pela retração do concreto; • perdas pela fluência do concreto, o qual está sob o efeito da protensão; • perdas pela relaxação do aço. Estas perdas acabam ocorrendo após um período de dez anos ou mais, porém a maior parte dessas perdas acabam ocorrendo nos dois primeiros anos. Essas perdas geralmente acabam reduzindo aproximadamente na ordem de 10� sua força de protensão na transferência, e até 20% no final dessas perdas. Sempre se deve levar em conta, além das cargas permanentes e acidentais durante o cálculo estrutural, e independente da tecnologia utilizada, as cargas oriundas da protensão. O tipo de cordoalha utilizado em radiersde concreto pós tensionados são geralmente cordoalhas de 7 fios, que utilizem aços de relaxação normal, conforme Figura 18. Figura 18 - Detalhe de Cordoalha de 7 (sete) fios. Fonte: Dória (2007, p. 31) 46 5.4.3 Vigas de Fundação ou Baldrame São chamadas de Vigas Baldrame ou Vigas de Fundação as vigas que se apoiam sobre os blocos de fundação, interligando ou associando dois ou mais blocos, solidarizando-os e transferindo uma parte dos carregamentos de determinados blocos para os demais, e que estejam alinhados entre si, a fim de evitar recalques diferenciais. Também podem receber cargas de paredes ou painéis atuando como uma viga comum. Essas vigas ficam geralmente em um nível um pouco abaixo do nível do solo, e são utilizadas em terrenos com boa resistência e destinadas à resistência de pouca carga, sendo consideradas mesmo como a própria fundação. Esse tipo de fundação rasa é bem econômica, e tem seu cálculo baseado em uma viga que está sobre uma base elástica e executada em uma escavação de pequena profundidade, a qual transfere as cargas das paredes para os blocos de fundação ou para as brocas ou ao solo. O dimensionamento das vigas baldrames precisam ser prévia e devidamente calculadas para suportarem as cargas que são designadas a elas. Sua utilização acarreta grande economia para a obra, e ajuda a distribuir o peso de paredes e lajes ao solo. Em épocas de chuva o ideal é suspender as atividades, pois é impossível, com o terreno molhado, que seja feito um bom trabalho. A Figura 19 e 20 representam modelos de viga baldrame. Figura 19 - Viga de Fundação ou Baldrame Fonte: Noves Engenharia 47 Figura 20 - Vigas Baldrames interligando Blocos ou Pilares. Fonte: Leonardi As vigas baldrame, por sua vez, possuem o formato retangular, podem ser moldadas in loco (no local) ou podem até mesmo ser pré-moldadas. Essas vigas devem possuir pelo menos a largura mínima da parede, porém seria mais recomendado que, caso a parede fosse feita de um tijolo, que se faça então a viga de um tijolo e meio de largura. Caso o terreno não seja tão resistente, alargar ainda mais a viga e aprofundar o alicerce para mais de 40 cm a sua profundidade, até encontrar solo firme e livre de obstáculos. Esse tipo de fundação, assim como as sapatas corridas, pode-se utilizar concreto simples ou armado e também ser feito de alvenaria. É imprescindível também que se tome alguns cuidados referente à execução dessas vigas, à fim de evitar futuras patologias que possam ocorrer. Um desses cuidados que devem ser tomados seria a impermeabilização dessas vigas, para que a umidade do solo, através da percolação por capilaridade, não atinja paredes, pilares e lajes, ocasionando destacamento dos revestimentos e fissuras, e que 48 também não tornem os ambientes insalubres, ou seja, ambientes impróprios para uma boa saúde, onde se desenvolvam mofos e fungos, colocando assim também a durabilidade em risco da estrutura, sem falar no desconforto visual, nos problemas à saúde provenientes de fungos e bactérias que se desenvolvem nesse meio, depreciação do imóvel, etc. O custo para uma impermeabilização pode chegar a 2% dos custos da obra, porém os custos para se corrigir os erros ou problemas causados pela falta do mesmo, são demasiadamente maiores. Existe uma gama grande de impermeabilizantes no mercado, podendo ser feitas de bases betuminosas, com mantas asfálticas ou até mesmo com a utilização de cimentos aditivados. Figura 21 - Impermeabilização de Viga Baldrame Fonte: Barros (2011, p. 8) 49 6 FUNDAÇÕES INDIRETAS OU PROFUNDAS 6.1 DEFINIÇÕES Segundo a NBR 6122 (2010), define-se como fundação profunda aquela que o elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pela base (resistência de ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta (conforme Figura 2.1), e no mínimo 3,0 m. Neste tipo de fundação incluem-se as estacas e os tubulões. Figura 22 - Fundação Profunda ou Indireta. Fonte: Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT (2010) Utilizam-se as fundações indiretas ou profundas quando os solos rasos ou superficiais não suportam cargas elevadas, ou podem estar sujeitos à processos erosivos, e quando também possa existir a possibilidade de alguma escavação no futuro, a qual se dará próximo à obra. 50 6.2 CLASSIFICAÇÃO DE FUNDAÇÕES INDIRETAS OU PROFUNDAS 6.2.1 Tubulões Os tubulões são elementos estruturais considerados como fundação indireta ou profunda, e seu método construtivo se dá fazendo-se uma abertura de um poço no terreno (revestido ou não) concretando-o, e normalmente possui uma base alargada. A diferença entre o tubulão e a estaca dá-se no final de sua escavação, onde no tubulão é necessária a descida de um operário para finalizar a geometria da escavação ou realizar a limpeza do solo. Os tubulões basicamente se dividem em dois tipos: a céu aberto (com ou sem revestimento) e a ar comprimido (ou chamado de pneumático), onde esse último é revestido sempre. Esse revestimento pode ser através de camisa feita com concreto armado ou de aço. No caso de camisa metálica, essa pode ser recuperada ou descartada. A base do tubulão, segundo as recomendações da norma NBR 6122 (2010), não pode ter altura (H) superior à 2,0 (dois) metros, exceto em casos especiais, ou seja, se justificados devidamente, pode-se admitir alturas superiores. Quando o tubulão tiver sua base apoiada em solo, não deve exceder o prazo de 24 horas após o término do seu alargamento. Caso contrário, será necessária uma nova inspeção para avaliação antes da concretagem. Quando o tubulão tiver sua base apoiada em rocha, a pressão admissível deverá considerar as dimensões desta rocha, a estabilidade da mesma e a sua inclinação. Caso essa rocha possua superfície inclinada, sua superfície deverá ser preparada previamente, tais como chumbamento e o escalonamento em superfícies planas horizontais, para que se evite assim o deslizamento do tubulão. Caso esses tubulões devam ser assentados em cotas diferentes, segundo a NBR 6122 (2010) deve-se iniciar a execução dos tubulões pelas cotas mais profundas, seguindo assim para os mais rasos. Deve-se evitar também que se façam trabalhos em bases alargadas de tubulões ao mesmo tempo, onde a distância destes, medindo-se a partir de seus centros, seja menor que 2 (duas) vezes o diâmetro (ou a dimensão) da base maior. 51 Segue-se essa recomendação tanto para o período de escavação quanto para o período de concretagem dos mesmos, principalmente nos casos onde esses tubulões são do tipo a ar comprimido. Tubulões a Céu Aberto Anteriormente, os tubulões a céu aberto eram executados da mesma forma que os tubulões a ar comprimido, utilizando revestimento de concreto, só ficando de fora o ar comprimido e a campânula. Tempos depois, converteu-se a técnica de execução dos tubulões para o tipo GOW, o qual possuía o seu revestimento de longas camisas feitas em aço, e deu-se até os anos 50, passando após esse período a executar esses tubulões sem nenhum tipo de apoio ou escora nas paredes do fuste. Porém, limitava-se ainda suas profundidades devido aos níveis dos lençóis freáticos, que por sua vez só foram erradicadas com o aparecimento de bombas submersíveis, permitindo que esses tubulões fossem executados até mesmo além (abaixo) das cotas dos lençóis freáticos (ou nível d’água), desde que não comprometesse a estrutura do terreno não ocasionando desmoronamentos, possibilitando assim a escavação e o alargamento de suas bases. Quando existe apenas cargas verticais, onde exista apenas tensões de compressão, não é necessária ou obrigatória a utilização de armaduras em sua estrutura, porém coloca-se apenas os arranques necessários
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