Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Tipos de Fundações Prof. Gean Henrique Alves Fundações Fundações O custo com a fundação de uma obra representa, em geral, cerca de 4 a 10% do custo global, podendo chegar, em alguns casos, a 20%. Assim, uma melhor investigação geotécnica pode reduzir os custos. Fundações Fundação é o elemento estrutural que transfere ao terreno as cargas que são aplicadas pela estrutura. Tipo de solo Tipo de estrutura Solicitações/Cargas Projeto Execução Controle/Fiscalização NBR 6122/2010 – Projeto e Execução de Fundações Tipos de Fundações Fundações rasas, superficiais ou diretas: Executadas a pequenas profundidades, ou mesmo superficialmente. A transmissão da carga para o solo é feita preponderantemente pela base. Tipos de Fundações Fundações profundas ou indiretas: Executadas em maiores profundidades. A transmissão da carga para o solo é feita preponderantemente pela superfície lateral. Fundações Rasas São elementos de fundações assentadas a uma profundidade de até duas vezes a sua menor dimensão em planta. As cargas provenientes da edificação são transferidas através da superfície de contato com o solo, portanto, são concebidas em forma de placa, ou seja, possuem duas dimensões grandes que formam a superfície de contato. 𝐷𝑓 < 2𝐵 Fundações Rasas Principais tipos de Fundações Rasas: Sapara Isolada Blocos e Alicerces Radier Sapata Corrida Sapatas Especiais Fundações Rasas Sapata Isolada: Elemento de fundação de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego da armadura. Fundações Rasas Sapata Isolada: Fundações Rasas Sapata Isolada: Fundações Rasas Blocos e Alicerces: Elementos de fundação, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo próprio material do bloco, sem necessidade de armadura. Podem ser de concreto ciclópico (não armado), alvenarias de tijolos comuns ou mesmo de pedra de mão (argamassada ou não). Os alicerces, também denominados de blocos corridos, são utilizados na construção de pequenas edificações, suportam diretamente as cargas provenientes das paredes. Fundações Rasas Blocos e Alicerces: Fundações Rasas Blocos e Alicerces: Fundações Rasas Radier: Elemento de fundação superficial que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos (por exemplo: tanques, depósitos, silos, etc.). A utilização de sapatas corridas é adequada economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapasse 50 a 60%. Caso contrário, é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação denominado radier. Fundações Rasas Radier: Fundações Rasas Sapata Corrida: Recebem as cargas direto das paredes. A transferência de carga é feita linearmente. As sapatas corridas podem substituir os alicerces, para paredes mais carregadas ou solos menos resistentes. Fundações Rasas Sapata Corrida: Fundações Rasas Sapatas Especiais: No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham, deve-se executar uma sapata associada. A viga que une os dois pilares denomina-se viga de rigidez, e tem a função de permitir que a sapata trabalhe com tensão constante. Fundações Rasas Sapatas Especiais: No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar, cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar. Fundações Profundas Elemento de fundação que transmite a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas. São elementos de fundações assentadas a uma profundidade maior que duas vezes a sua menor dimensão em planta. 𝐷𝑓 > 2𝐵 Tipos de Fundações Profundas De Deslocamento ou Cravadas: Estaca cravada por percussão Estaca cravada por prensagem – Estaca Mega Estaca Franki De Substituição ou Escavadas: Tubulão Caixão Estaca tipo Broca Estaca Escavada com Trado Mecânico Estaca Raiz Estaca tipo Strauss Estaca Hélice Contínua Estacas Cravadas por Percussão Tipo de fundação em que a própria estaca ou um molde é introduzido no terreno por golpes de martelo. São os mais utilizados e de funcionamento mais simples, constituído de uma massa metálica (pilão ou martelo) que içado por meio de guinchos, cabos e uma torre ou tripé, é deixado cair de uma altura determinada, cravando a estaca com golpes sucessivos. Embora de custo relativamente acessível, tem como principal desvantagem sua lentidão, pois não consegue ser manobrado facilmente e a geração de vibração no solo, não podendo ser empregado em grandes centros. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Cravadas por Percussão Estacas de Madeira: Estacas Cravadas por Percussão razoavelmente Estacas de Madeira: Constituídas por troncos de árvores, retilíneos. No Brasil, são empregadas quase exclusivamente em obras provisórias. Facilidade de manuseio, corte e preparação para a cravação e após a cravação. Conserva-se o alburno e remove-se a casca. Em regiões onde o nível de lençol freático está sujeito a variações, devem ser arrasadas sempre abaixo do nível mínimo. Estacas Cravadas por Percussão Estacas de Madeira: Rebaixamento do lençol freático para a execução de fundações e infraestrutura em terrenos vizinhos pode comprometer a segurança de obras suportadas por estacas de madeira. A ponta e o topo devem ter diâmetros maiores que 15 e 25 cm, respectivamente. Os topos das estacas devem ser protegidos por amortecedores. Se ocorrer algum dano na cabeça da estaca, a parte afetada deve ser cortada. Quando se tiver de penetrar ou atravessar camadas mais resistentes, as pontas devem ser protegidas por ponteira de aço. Estacas Cravadas por Percussão Estacas de Madeira: A ponta da estaca deve ser cortada em forma cônica, com altura de 1,2 vezes o diâmetro (em solos resistentes) e 2 vezes o diâmetro (em solos fracos). A cabeça da estaca deve ser protegida por um capacete ou simples anel. Uma estaca rachada é imprópria para a absorção de esforços. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Metálicas: Estacas Cravadas por Percussão isolados ou Estacas Metálicas: Perfis laminados ou soldados, podendo ser associados. Tubos com ou sem costura. Perfis podem ou não estar associados. Os tipos de aço mais utilizados em estacas são: A36: tensão de escoamento 250 MPa. A572 Grau 50: tensão de escoamento 345 MPa. Pode-se adicionar em sua composição uma porcentagem de cobre, o que confere uma maior resistência à corrosão atmosférica. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Metálicas: Estacas Cravadas por Percussão Estacas Metálicas: São fabricadas com seções transversais de várias formas e dimensões, o que permite uma adaptação bem ajustada a cada caso. Peso relativamente baixo. Elevada resistência à compressão, tração e flexão. Facilidade de transportar e de manipular. Mais fáceis de cravar do que as estacas de madeira ou de concreto pré-moldado, podendo passar por camadas compactas. Podem ser cortadas com maçarico ou emendadas por solda, aproveitando-se pedaços cortados. Elevado custo. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Metálicas: Suscetível à corrosão. Estacas metálicas inteira e permanentemente enterradas: Dispensam qualquer proteção contra corrosão. Nos cálculos de capacidade de carga, admite-se que a corrosão inutilize apenas uma espessura de sacrifício Estacas Cravadas por Percussão Estacas Metálicas: Estacas metálicas com trecho desenterrado, no ar ou na água: Exigem uma proteção. A proteção é feita desde a cota de erosão até o bloco de coroamento. Quando a estaca é constituída por perfis I, H ou trilhos, faz-se um encamisamento com concreto. Quando a estaca é tubular, arma-se o trecho acima da cota de erosão, desprezando-se o tubo de aço, que funcionará apenas como uma forma. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Metálicas: Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: Grande resistência aos agentes agressivos e suporta muito bem às alternâncias de secagem e umedecimento. São moldadas em canteiro ou usina, podendo-se classificar em: Concreto vibrado Concreto centrifugado Extrusão Concreto armado Concreto protendido Quanto à confecção Quanto à armadura Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: As duas extremidades das estacas apresentam reforço da armação transversal, devido às tensões geradas pela cravação (tensões dinâmicas). Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: Fabricação de concreto de boa qualidade. Agentes agressivos que eventualmente são encontrados no solo não terão ação na pega e cura do concreto. Segurança nas passagem através de camadas muito moles. Dificuldade de adaptação às variações do terreno. Cortes ou emendas de estacas podem causar prejuízos para a economia da obra. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: Manipulação e Estocagem de Estacas: Estocagem: terreno firme e plano, em no máximo duas camadas Suspensão Içamento Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: Estacas pré-moldadas de concreto armado vibrado executadas no próprio canteiro de obras: Seção transversal quadrada. Desde 20 cm x 20 cm até 40 cm x 40 cm. Comprimento de 4 a 8 m. Estacas produzidas em fábricas de pré-moldados: Cargas de trabalho maiores. Comprimentos maiores. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: Tensões de cravação devem ser sempre inferiores à tensão característica do concreto, sendo recomendado que as mesmas seja menores que 0,8 fck. A altura de queda deve ser de no máximo 1 m. Deve-se adotar amortecedores. Deve-se prever a possibilidade de emenda de elementos. As emendas devem resistir às solicitações. Emenda é geralmente feita soldando-se luvas ou anéis metálicos incorporados ao concreto. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: O topo da estaca deve ser preparado para a ligação com o bloco de coroamento. Deve ser feito o corte da estaca na cota de arrasamento, preservando o concreto e a armadura no trecho da ligação, utilizando ponteiros e talhadeiras que trabalhem horizontalmente e não verticalmente. Estacas Cravadas por Percussão Estacas Pré-Moldadas de Concreto: A penetração do concreto da estaca no bloco deve ser de no mínimo 5 cm, preferivelmente 10 cm, certificando a integridade do concreto após o corte. Caso o topo da estaca, após a cravação ou após a remoção do concreto danificado fique abaixo da cota de arrasamento, é possível completar a estaca com concreto de alta qualidade ou grout – sempre considerando emendando a armadura –, uma vez que os maiores esforços em uma estaca ocorrem na sua ligação com o bloco. Estacas Cravadas por Prensagem – Estacas Mega Estacas Cravadas por Prensagem – Estacas Mega Tipo de fundação em que a própria estaca ou um molde é introduzido no terreno através de macaco hidráulico. Estacas Cravadas por Prensagem – Estacas Mega É bastante utilizada para reforço de fundações. É a única técnica garantida e definitiva para sanar os efeitos do recalque diferencial. Estacas Franki Possuem qualidade e custo vantajoso. Possuem a base alargada. Estacas Franki Estaca Franki Standard: Cravação do tubo: coloca-se o tubo verticalmente e derrama-se nele uma certa quantidade de brita e areia, que é socada de encontro ao terreno por um pilão de 1 a 4 toneladas (em função do diâmetro da estaca), caindo de vários metros de altura. A mistura de areia e brita forma na parte inferior uma bucha estanque. Os golpes de pilão continuam até que a bucha atinja a cota determinada. À medida que a bucha penetra no terreno, o tubo também é penetrado. Graças à bucha, a água e o solo não penetram no tubo. Estacas Franki Estaca Franki Standard: Execução da base alargada: é a fase em que ocorre a expulsão da bucha e a execução da base alargada. O tubo é ligeiramente levantado e mantido fixos aos cabos do bate- estacas, expulsando-se a bucha por meio de golpes de grande altura do pilão. Imediatamente após essa expulsão, introduz-se concreto seco que, sob golpes do pilão, é introduzido no terreno, formando a base alargada. Estacas Franki Estaca Franki Standard: Colocação da armadura: pronta a base alargada, coloca-se no tubo a armadura prevista. Essa colocação é feita de maneira que a armadura fique entre o tubo e o pilão, de forma que esse possa trabalhar livremente no interior da armadura. Nas estacas de tração a armadura é colocada antes do término do alargamento da base, a fim de realizar o ancoramento da armadura na base. Estacas Franki Estaca Franki Standard: Concretagem do fuste da estaca: após a colocação da armadura, passa-se à execução do fuste, apiloando-se concreto (fator água/cimento 0,40 a 0,45) em camadas sucessivas de espessura conveniente, ao mesmo tempo que se retira correspondentemente o tubo, com o cuidado de deixar uma quantidade suficiente de concreto para que a água e o solo não penetrem nele. Estacas Franki Estaca Franki Standard: Estacas Franki Estaca Franki Standard: Estacas Franki Estaca Franki Tubada: Utilizada em fundações de pontes e obras marítimas, ou seja, nos casos em que a estaca tem uma parte em água ou ar. A execução é análoga à da Estaca Franki Standard, com a única diferença de que não há extração do tubo de cravação, ou seja, a concretagem do fuste é totalmente dentro do tubo. Estacas Franki Estaca Franki Mista: Trata-se de um fuste pré-moldado ancorado em uma base alargada pelo processo Franki. Coloca-se sobre a base uma certa quantidade de concreto de ligação. A seguir, desce-se o elemento pré-fabricado provido na extremidade inferior de pontas de vergalhão, que permitem a ancoragem do elemento na base. Retira-se o tubo de cravação e a estaca está concluída. Deixa-se que o próprio solo preencha os espaços vazios que se formam entre o elemento e o terreno exterior ao tubo. Em certos casos, este espaço é preenchido por argamassa asfáltica ou de cimento. Estacas Franki Estaca Franki Mista: Tubulões De acordo com a definição da norma, os tubulões tem em alguma fase de sua execução, a descida do operário em seu interior. O operário pode participar da escavação do fuste e/ou do alargamento da base. Possuem o fuste cilíndrico e a base pode ser alargada ou não, sendo o alargamento circular ou elíptico. Tubulões Tubulões O alargamento da base são feitos de maneira que a forma final da base dispense armadura, por isso é adotado um ângulo de 60º com a horizontal. Quanto ao uso do revestimento, os tubulões podem ser: Tubulões sem revestimento. Tubulões com revestimento (“camisa”) metálico ou de concreto. Tubulões Tubulões A concretagem pode ser feita de duas maneiras: Concretagem a seco: concreto é lançado da superfície do terreno. Concretagem embaixo d’água: é realizada com o auxílio de uma tromba. Tubulões Tubulão a Céu Aberto: Quando a execução do tubulão é feita acima do lençol freático. Pode prescindir ou não de suporte para as paredes (revestimento). Tubulões Tubulão Executado sob Ar Comprimido: Quando na execução do tubulão atinge-se o lençol freático, tem-se de revestir a escavação e utilizar ar comprimido. Utiliza-se uma campânula. Tubulões Tubulão Executado sob Ar Comprimido: A campânula recebe ar comprimido com uma pressão que impede a entrada de água no interior do tubulão. Ela possui um cachimbo para descarga do material escavado. Na fase de concretagem, é montado um cachimbo de concretagem. Tubulões Tubulão Executado sob Ar Comprimido: Tubulões Tubulão Executado sob Ar Comprimido: Fuste escavado mecanicamente: Usualmente emprega-se um revestimento metálico, que pode ou não ser recuperado. A escavação do fuste é feita por equipamento, mantendo a água no interior do tubulão. Atingida a profundidade prevista, é instalada a campânula, aplicando ar comprimido e os operários descem para fazer o alargamento da base. Tubulões Tubulão Executado sob Ar Comprimido: Fuste escavado mecanicamente: Normalmente concreta-se a base e um trecho do fuste sob ar comprimido. Assim que esse concreto adquire alguma resistência, a campânula pode ser retirada e o restante do fuste é concretado a céu aberto. O equipamento necessário para a execução desse tipo de tubulão consiste em uma máquina que faz descer a camisa metálica (chamada tubuladora) e uma máquina de escavação. Tubulões Tubulão Executado sob Ar Comprimido: Fuste escavado mecanicamente: Conforme o equipamento disponível, pode-se recuperar o revestimento metálico, cuja extração é iniciada logo após a concretagem do fuste. Em alguns casos, o revestimento metálico pode ser cravado por percussão. Tubulões Tubulão Executado sob Ar Comprimido: Fuste escavado mecanicamente: Caixões ou Pegões Elemento de fundação de forma prismática (quadrada ou retangular), concretado na superfície do terreno, e instalado por escavação interna, podendo-se ainda na sua instalação usar, ou não, ar comprimido, e ter, ou não, a sua base alargada. Caixões ou Pegões Consiste em abrir um poço por etapas, escorar as suas paredes recorrendo quer a pranchas verticais ajustadas por meio de anéis de aço, quer utilizando cilindros telescópicos de aço cravados por percussão e por fim preenchê-lo com concreto. Por se tratar de uma técnica de rendimento de execução muito baixo e algo arriscada, a sua utilização tem sido gradualmente abandonada. Estacas Tipo Broca Tipo de fundação com escavação ou perfuração, utilizando trado manual (tipo concha ou helicoidal), usando de água para facilitar a perfuração. Trado tipo concha. Trado helicoidal. Estacas Tipo Broca Depois de atingir a profundidade máxima, faz-se o apiloamento do fundo, executando um pequeno bulbo com pedra britada 2 ou 3, com um pilão metálico. Após isso, faz-se a instalação das armaduras. Após isso, deve-se preencher todo o furo com concreto, promovendo o adequado adensamento, tomando cuidados especiais para não contaminar o concreto. Estacas Tipo Broca Estacas Tipo Broca Estacas Escavadas com Trado Mecânico Tipo de fundação executada por escavação mecânica, com uso ou não de lama bentonítica, de revestimento total ou parcial, e posterior concretagem. Estacas Escavadas com Trado Mecânico Estacas Escavadas com Trado Mecânico Estacas Escavadas Estabilização com lama bentonítica: Estacas Raiz Caracterizam-se pela execução por perfuração rotativa ou rotopercussiva. No caso de estacas raiz perfuradas exclusivamente em solos, a perfuração é revestida com tubo metálico recuperável para garantir a integridade do fuste. Se ocorrer perfuração em trecho de rocha (passagem de matacões ou engastamento em rochas sãs), isso se dará pelo processo rotativo-percursivo sem a necessidade de revestimento metálico. Estacas Raiz Particularidades da Estaca Raiz: rochas e peças de Não produzem choques nem vibrações. Podem ser executadas através de concreto. Equipamento de pequeno porte, possibilitando o trabalho em ambientes restritos. Podem ser executadas na vertical e em qualquer inclinação. Estacas Raiz Estacas Raiz Estacas Raiz Estacas Strauss Tipo de estaca moldada no solo. Requer um tripé com guincho, um pilão, uma ferramenta de escavação e tubos de revestimentos. Estacas Strauss Execução: Desce no terreno um tubo de revestimento, cujo diâmetro determina o da estaca, por um processo semelhante ao das sondagens a percussão ou por escavação do interior do tubo com uma ferramenta chamada sonda ou “piteira”. Atingida a cota desejada, enche-se o tubo com cerca de 75 cm de concreto úmido, que se apiloa à medida que se vai retirando o tubo. Estacas Strauss Execução: A manobra é repetida até o concreto atingir a cota de arrasamento (na verdade, uma cota um pouco acima da de arrasamento, para se garantir que, até essa cota, o concreto tenha boa qualidade). Estacas Strauss Estacas Strauss Não são recomendadas quando se trabalha em cotas inferiores às do lençol freático. Podem ser armadas com uma ferragem longitudinal (barras retas) e estribos que permitam a livre passagem do soquete de compactação e garantem um cobrimento da armadura, não inferior a 3 cm. Quando não armadas, deve-se providenciar uma ligação com o bloco, por meio de uma ferragem que é simplesmente cravada no concreto fresco. Estacas tipo Hélice Contínua Estaca de concreto moldada in loco, executada mediante a introdução no terreno, por rotação, de um trado helicoidal contínuo e de injeção de concreto pela própria haste central do trado, simultaneamente a sua retirada. A armação é sempre colocada após a concretagem da estaca. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua com Escavação do Solo: Esse tipo de estaca é feito com um trado em hélice de grande comprimento, composto de chapas em espiral, que se desenvolvem em torno do tubo central. A extremidade inferior do trado é dotada de garras para facilitar o corte do terreno, e de uma tampa que impede a entrada de solo no tubo central durante a escavação. Os equipamentos mais comuns permitem executar estacas com diâmetros de 30 cm a 100 cm e comprimentos de 15 m até 30 m. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua com Escavação do Solo: PERFURAÇÃO: A perfuração consiste na introdução da hélice no terreno, por meio de movimento rotacional transmitido por motores hidráulicos acoplados na extremidade superior da hélice, até a cota de projeto, sem que a hélice seja retirada da perfuração em nenhum momento. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua com Escavação do Solo: CONCRETAGEM: Alcançada a profundidade desejada, o concreto é bombeado continuamente (sem interrupções) através do tubo central, ao mesmo tempo que a hélice é retirada, sem girar, ou girando lentamente no mesmo sentido da perfuração. A pressão do concreto deve garantir que ele preencha todos os vazios deixados pela hélice. A concretagem é levada até um pouco acima da cota de arrasamento da estaca. Quando a cota de arrasamento fica muito abaixo da superfície do terreno é preciso cuidar da estabilidade do furo no trecho não concretado. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua com Escavação do Solo: ARMADURA: O processo executivo da estaca hélice contínua impõe que a colocação da armadura seja feita após o término da concretagem. A “gaiola” de armadura é introduzida na estaca manualmente por operários ou com o auxílio de um peso ou, ainda, com o auxílio de um vibrador. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua com Escavação do Solo: Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua com Escavação do Solo: CONTROLE DA EXECUÇÃO: A execução dessas estacas podem ser monitoradas eletronicamente, por meio de um computador ligado a sensores instalados na máquina, obtendo resultados como: Comprimento da estaca. Inclinação. Torque. Velocidade de rotação. Velocidade de penetração do trado. Pressão no concreto. Velocidade de extração do trado. Volume de concreto. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice Contínua com Escavação do Solo: CONTROLE DA EXECUÇÃO: Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice com Deslocamento do Solo: ESTACAS ÔMEGA: Podem ser executadas com diâmetros de 30 cm até 60 cm, e comprimentos de até 35 m. Inicialmente, há a penetração por movimento de rotação e, eventualmente, força de compressão do trado, até a profundidade prevista. O tubo central é fechado por uma ponta metálica que será perdida. Após isso, a armadura é introduzida no tubo, em todo o comprimento da estaca. Assim, o tubo é preenchido com concreto plástico bombeado, a medida que o tubo é retirado. A retirada do tubo é feita com rotação no mesmo sentido da perfuração. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice com Deslocamento do Solo: ESTACAS ÔMEGA: Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice com Deslocamento do Solo: ESTACAS ATLAS: Execução semelhante à da estaca Ômega, diferindo na forma da retirada do tubo. A retirada do tubo é feita com rotação no sentido contrário ao da perfuração. Estacas tipo Hélice Contínua Estacas tipo Hélice com Deslocamento do Solo: ESTACAS ATLAS: Estacas Pré-Fabricadas x Estacas Moldadas no Solo Estacas pré-moldadas: O concreto já é curado quando posto em contato com o solo. no comprimento estritamente Estacas moldadas no solo: Permite a concretagem necessário. Valores mais elevados de capacidade de carga.
Compartilhar