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1 FUNDAÇÕES AULA 4 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL PCC 2435 - Tecnologia da Construção de Edifícios I Profs. Fernando Henrique Sabbatini, Francisco Ferreira Cardoso, Luiz Sergio Franco; Mercia M. B. Barros 2007 São as raízes do edifício O que são? São elementos estruturais cuja função é a transferência de cargas da estrutura para a camada resistente de solo São as raízes do edifício O que são? São elementos estruturais cuja função é a transferência de cargas da estrutura para a camada resistente de soloI M P O R T  N C I A E S T R U T U R A L Fundações IMPORTÂNCIA ECONÔMICA podem chegar a 20% !!!!! 4 a 10% do custo global 2 Fundações IMPORTÂNCIA ECONÔMICA podem chegar a 20% !!!!! 4 a 10% do custo global p o d e m i n v i a b i l i z a r o e m p r e e n d i m e n t o Fundações Abordar os principais métodos construtivos das diferentes alternativas de fundações em particular para edifícios de pequeno porte Objetivo: conteúdo da aula 4 Classificação � quanto à transmissão das cargas Fundações Diretas Aquelas em que a transmissão da carga para o solo é feita preponderantemente pela base Classificação � quanto à transmissão das cargas Transmissão pela base: direta 3 Classificação � quanto à transmissão das cargas Fundações Diretas Fundações Indiretas Aquelas em que a transmissão da carga para o solo é feita preponderantemente pela base Aquelas em que a transmissão da carga para o solo é feita preponderantemente pela superfície lateral Classificação � quanto à transmissão das cargas Transmissão por atrito lateral = indireta Classificação � quanto à profundidade da cota de apoio Fundações Rasas Aquelas em que a cota de apoio está em torno de 2m de profundidade Sapatas Alicerces Fundações Diretas Rasas 4 Fundações Diretas Rasas Sapatas em edifícios de grande porte Fundações Diretas Rasas Radier Classificação � quanto à profundidade da cota de apoio Fundações Rasas Fundações Profundas Aquelas em que a cota de apoio está em torno de 2m de profundidade Aquelas em que a cota de apoio está acima de 2m de profundidade Tubulões a Céu Aberto Fundações Diretas Profundas 5 Fundações Diretas Profundas Transmissão de carga pela base em elevada profundidade Tubulões a ar comprimido Tubulões Fundações Diretas Profundas Fundações Indiretas Profundas Estacas Concreto moldado no local Concreto Pré-Moldado Aço Estaca Aço Fundações Indiretas Profundas 6 Estacas: Concreto Pré-moldado Fundações Indiretas Profundas Estaca de Concreto Pré-moldado Fundações Indiretas Profundas Fundações Indiretas Profundas Escavadas E st ac a d e Co ncr et o mol d ad o no loc al Existem fundações indiretas rasas?????? Fundações Indiretas NÃO!!! P o r q u e ? ? ? 7 Escolha do sistema de fundação Importância Fundações “o projeto de fundações não é tão exato do ponto de vista matemático quanto o de estrutura, pois se lida com a natureza” Milton Golombek “a decisão conceitual, como a análise de terreno e dos vizinhos, vem antes do cálculo matemático. Há uma grande parcela de feeling, de conhecimento” Aspectos a considerar para a escolha da fundação? Quem define o tipo de fundação???? Obras de grande porte: • Empresas de Projeto especializadas Obras de pequeno porte: • O próprio construtor Aspectos a considerar para a escolha da fundação? De quem é a responsabilidade???? Obras de grande porte: • Empresas de Projeto especializadas • Construtora: controle de execução Obras de pequeno porte: • O construtor projeta e coordenada a execução 8 Aspectos a considerar para a escolha da fundação? Quem executa as fundações???? Depende do tipo de fundação Aspectos a considerar para a escolha da fundação? Quem executa as fundações???? Obras de grande porte: • Empresas especializadas • Construtora: controle de execução Obras de pequeno porte: • O construtor projeta e coordena a execução �Solo: �Nível do lençol freático � Capacidade de suporte �Carregamentos (intensidade) �Pequenos edifícios �Edifícios altos Aspectos a considerar para a escolha da fundação? � Vibração causada pelo processo � “Cultura do local” � Grandes centros � Interior Aspectos a considerar para a escolha da fundação? 9 Presença de lençol freático Como saber se tem água SONDAGEM Poços exploratórios: Ø ~ 1,0 m Altura do lençol e intensidade Capacidade de suporte do solo Como saber a capacidade de resistência do solo? SONDAGEM Tipos de sondagem Poços exploratórios: Ø ~ 1,0 m Ensaio de Penetração Contínua (E.P.C.) � Esforço de penetração de uma haste � Correlação com resistência do solo Ensaio de Palheta � Esforço de giro x Tensão-deformação Tipos de sondagem Standard Penetration Test (S.P.T.) � Amostrador padrão de 65 Kg � Altura de queda de 75 cm � Resistência do terreno é dada por uma correlação em função do nº de golpes para penetrar 30 cm, após ter penetrado os primeiros 15 cm. 10 Resultado de Sondagem SPT Resultado de Sondagem SPT Resultado de Sondagem SPT � Experiência em projetos anteriores � Verificação das fundações vizinhas Aspectos que auxiliam na escolha da fundação? 11 Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte � alicerce � sapata isolada � sapata corrida � radier � broca � estaca strauss � estaca pré-moldada de concreto. Considerem os seguintes tipos de fundações: Discutam os casos seguintes, definindo duas soluções adequadas para as suas fundações, justificando as soluções adotadas � Conjunto de 150 casas populares, de 45 m2 cada e um só pavimento, com vedações verticais em paredes de bloco de concreto revestidas em ambas as faces e cobertura em telha cerâmica e forro de madeira, construídas sobre solo arenoso, sem a presença de lençol freático. Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Escolha de fundações para edifícios de pequeno porte � Alicerce � Sapata corrida � Radier com sapata incorporada (armação sob as paredes). Soluções: O custo é fundamental 12 Alicerce: exemplo SAPATAS CORRIDA Sapata Corrida: exemplo em que a base foi feita com bloco tipo canaleta – propícia para carregamentos de baixa intensidade Fundação Radier Radier “construtivo” 13 Radier Colocação da armadura e dos sistemas hidráulico- sanitário e elétrico Caminhos para concretagem Radier Colocação da armadura e dos sistemas hidráulico- sanitário e elétrico Radier Colocação da armadura e dos sistemas hidráulico- sanitário e elétrico � Sobrado de alvenaria estrutural e 180 m2 de área, construído em terreno pantanoso em zona litorânea, e de padrão médio de acabamento. Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte 14 Escolha de fundações para edifícios de pequeno porte � Radier inteiramente armado (não apenas “construtivo” como visto anteriormente) Soluções: � Fundação profunda Radier Preparo da base com lastro de brita Aparelho de nível Régua graduada para nivelamento Radier Colocação da armadura e dos espaçadores Radier 15 Escolha de fundações para edifícios de pequeno porte � Radier inteiramente armado Soluções: � Estaca pré-moldada (solução provavelmente cara, devido à profundidade de apoio). Pequenos ou grandes edifícios CARGAS ELEVADAS Estacas Pré-moldadas de concreto Bate-estacas Pequenos ou grandes edifícios Estacas Pré-moldadas de concreto Bate-estacas Estacas Pré-moldadas de concreto Martelo Pequenos ou grandes edifícios Proteção da cabeça 16 Estacas Pré-moldadas de concreto Pequenos ou grandes edifícios Proteção da cabeça Estacas Pré-moldadas de concreto Pequenos ou grandes edifícios Final da cravação, com ocorrência da “nega” Estacas Pré-moldadas de concreto Pequenos ou grandes edifícios Final da cravação, retirada da sobra da estaca Fundações: blocos de coroamentoe vigas baldrame 17 � É possível Strauss??? Escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Radier ou estaca pré-fabricada padrão da construção X risco. OBSERVAR: NÃO!!!! E se fosse em estrutura reticulada??? � Casa de alto padrão, construída com estrutura em madeira com vãos médios de 3,00 m e 400 m2 de área. Devido à situação particular da topografia do terreno, em forte declive, e dotado de um solo argiloso sem a presença de água, a solução arquitetônica levou ao projeto de uma casa de três pavimentos, sendo o térreo no nível da rua e o mais embaixo livre de paredes. Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte TERRENO NATURAL ATERRO CORTE Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Terreno final ATERRO � Sapata isolada com viga baldrame – ESTRUTRA RETICULADA Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Soluções: Cuidado com a possibilidade de escorregamento do terreno, pois apresenta elevada inclinação. A sapata está mais sujeita ao escorregamento. 18 SAPATAS isolada Cuidado aqui com o escorregamento do terreno � Estacas Strauss Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Soluções: (dificuldade instalação do equipamento). � Sapata isolada com viga baldrame – ESTRUTRA RETICULADA Emprego da broca mais adequado: facilidade de manuseio do equipamento Brocas Terrenos de menor capacidade superficial; baixa intensidade de carga fundação indireta profunda Fundação profunda - até 6,0 m Menos sujeita aos efeitos do escorregamento do terreno em relação à sapata Estaca escavada com trado e preenchida com concreto Brocas fundação indireta profunda Ø broca 20 a 30 cm (usual – 20cm) Acima do lençol freático Não tem garantia de verticalidade Há perigo de mistura solo-concreto 19 Broca Broca Trado manual Trado manual Broca Furo preparado com trado manual Armação da cabeça da broca: ligação com o bloco Broca concretada Bloco de coroamento das brocas Broca 20 Broca Brocas Viga baldrame Concretagem das vigas baldrames Cura do concreto após a concretagem das fundações ESTACAS STRAUSS Terrenos de menor capacidade; média intensidade de carga fundação indireta profunda Fundação profunda - até 24,0 m 21 E s t a c a s “ S t r a u s s ” �Ø 30 a 45 cm (usual) �Capacidade 30 a 60 toneladas �Solos coesos �Acima do lençol freático Estacas “Strauss” fundação indireta profunda Escavadas por percussão Estacas “Strauss” � Cravação do tubo c/ coroa cortante � Lavagem do tubo com água � Retirada do solo com balde sonda � Colocação da Armação (se necessária) � Lançamento concreto (até arrasamento) � Retirada do tubo paralelamente ao apiloamento do concreto � cuidado na interface concreto/tubo Execução e Controle Estacas “Strauss” EQUIPAMENTO 22 Estacas “Strauss” Estacas “Strauss” Estacas “Strauss” Torre para execução da estaca Strauss Guincho para elevação da sonda Estacas “Strauss” 23 Sonda para perfuração do fuste da estaca Strauss Estacas “Strauss” Estacas “Strauss” Colocação de água para “amolentar” o solo, facilitando sua entrada na sonda Camisa metálica já posicionada Estacas “Strauss” Sonda sendo suspensa para uma nova queda – momento em que o solo penetra para sua posterior retirada Camisa metálica não ultilizada Estacas “Strauss” Região onde o solo é retirado, junto à estaca que está sendo realizada A sonda ainda se encontra no interior do fuste da estaca 24 Estacas “Strauss” A sonda sendo retirada do fuste, para a retirada do solo que nela penetrou Lama que está saindo de dentro da sonda Estacas “Strauss” Operário retirando a lama que ainda está dentro da sonda Estacas “Strauss” INÍCIO DA CONCRETAGEM Estacas “Strauss” 25 Estacas “Strauss” RETIRADA DA CAMISA APILOAMETO INÍCIO APILOAMENTO PREPARO DA CABEÇA DE ESTACA: Estacas “Strauss” PREPARO DA CABEÇA DE ESTACA: Estacas “Strauss” � Estacas Strauss Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Soluções: padrão da construção X risco. (dificuldade instalação do equipamento). OBSERVAR: � Sapata isolada com viga baldrame – ESTRUTRA RETICULADA 26 Sobrado de médio padrão, construído com estrutura reticulada tradicional de concreto armado, em terreno onde, por sua configuração inicial em aclive 1V : 3H, foi necessária a execução de um corte e de um aterro. A construção localiza-se parcialmente na zona de corte e parcialmente na de aterro, o ponto mais extremo da habitação ocupando 9 metros na área de aterro. O solo original é uma argila compacta com boa resistência superficial. Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte corte aterro Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte �Brocas Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Soluções: recalques diferencias CUIDADO!!! risco de fissuras �Trado Mecânico Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Segunda Solução: Consumo excessivo de concreto na região de aterro CUIDADO!!! 27 �Pequenos e Grandes Ø 24 a 120cm �Profundidade 15 a 60m �Cargas 40 a 150 t ESTACA ESCAVADA MECANICAMENTE TRADO HELICOIDAL ESTACA ESCAVADA MECANICAMENTE TRADO HELICOIDAL �Execução: �Perfuração até a cota por trado helicoidal �Posicionamento da armadura �Lançamento do concreto: � fundo apiloado � vibração 2/2m ESTACA ESCAVADA MECANICAMENTE TRADO HELICOIDAL ESTACA ESCAVADA MECANICAMENTE 28 ESTACA ESCAVADA MECANICAMENTE �Strauss ou pré-fabricada Exercício sobre escolha de fundações para edifícios de pequeno porte Terceira Solução: Processo de execução Consideração Custo Observar!!