Projeto fundacoes

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGUENHARIA CIVIL
FELIPE DANNEBROCK
FELIPE DE MATTOS VIEIRA
MARIANE DE PIERI
TAIARA APARECIDA ZAPARTE
VALDEMAR MARTINS
	
PROJETO DE FUNDAÇÕES
TRABALHO ACADÊMICO
PATO BRANCO
2010
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FELIPE DANNEBROCK
FELIPE DE MATTOS VIEIRA
MARIANE DE PIERI
TAIARA APARECIDA ZAPARTE
VALDEMAR MARTINS
Trabalho acadêmico apresentado ao curso de Engenharia Civil da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, como requisito parcial para conclusão da disciplina de Introdução a Engenharia.
Orientador: Prof. Dr. Rogério Carrazedo 
PATO BRANCO
2010
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 LISTA DE ILUSTRAÇÕES
	Figura 1 – Estrutura de uma edificação.............................................................
	6
	Quadro 1 – Peso específico dos materiais empregados em uma construção.
	10
	Quadro 2 – Sobrecarga ou cargas úteis em lajes de piso e forro.....................
	11
	Quadro 3 – Tensão admissível recomendada pela ABNT................................
	12
	Figura 2 – Posicionamento do equipamento e abertura do pré-furo em SPT...
	14
	Figura 3 – Avanço do furo até a subseqüente cota inteira................................
	15
	Figura 4 – Planta de localização dos furos de sondagem bloco UTFPR..........
	16
	Figura 5 – Relatório de sondagem....................................................................
	17
	Quadro 4 – Apresenta uma classificação com os vários tipos de fundação.....
	17
	Figura 6 – Bloco em alvenaria de tijolos............................................................
	19
	Figura 7 – Tipos de alicerces.............................................................................
	19
	Figura 8 – Sapatas isoladas..............................................................................
	20
	Figura 9 – Sapata corrida..................................................................................
	21
	Figura 10 – Sapata corrida – Forma de fundação.............................................
	21
	Figura 11 – Sapata corrida – Corte longitudinal................................................
	22
	Figura 12 – Sapatas associadas.......................................................................
	22
	Figura 13 – Sapatas Alavancadas.....................................................................
	23
	Figura 14 – Radier – Forma de fundação .........................................................
	24
	Figura 15 – Radier – Corte longitudinal.............................................................
	24
	Figura 16 – Estacas de madeira........................................................................
	28
	Figura 17 – Estacas metálicas...........................................................................
	29
	Figura 18 – Estaca pré-moldada sendo cravada...............................................
	30
	Figura 19 – Ferramentas para perfuração.........................................................
	34
	Figura 20 – Execução de estaca-raiz................................................................
	34
	Quadro 5 – Características das fundações superficiais....................................
	35
	Quadro 6 – Características das estacas pré-fabricadas....................................
	35
36
	Quadro 7 – Características das estacas escavadas.........................................
	36
37
	Quadro 8 – Características dos tubulões.........................................................
	37
	
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SUMÁRIO
	1 INTRODUÇÃO..................................................................................................
	5
	2 CONCEITOS.....................................................................................................
	6
	2.1 DEFINIÇÃO...................................................................................................
	6
	2.2 ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO..............................................
	7
	2.3 AS CARGAS DA FUNDAÇÃO.......................................................................
	9
	2.4 RESISTÊNCIA OU CAPACIDADE DA CARGA DO SOLO...........................
	11
	3 INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO.....................................................................
	12
	3.1 PROCESSOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO.....................................
	14
	3.1.1 Soços e Sondagens a Trado......................................................................
	14
	3.1.2 Sondagem a Percussão..............................................................................
	14
	4 TIPOS DE FUNDAÇÕES.................................................................................
	17
	4.1 FUNDAÇÕES DIRETAS RASAS...................................................................
	18
	4.1.1 Blocos e Alicerces.......................................................................................
	19
	4.1.2 Sapatas.......................................................................................................
	20
	4.1.2.1 Sapatas Isoladas.....................................................................................
	20
	4.1.2.2 Sapatas Corridas.....................................................................................
	20
	4.1.2.3 Sapatas Associadas................................................................................
	22
	4.1.2.4 Sapatas Alavancadas..............................................................................
	22
	4.1.2.5 Radiers.....................................................................................................
	23
	4.2 FUNDAÇÕES DIRETAS PROFUNDAS........................................................
	24
	4.2.1 Tubulões.....................................................................................................
	24
	4.2.1.1 Tubulão a Céu Aberto..............................................................................
	25
	4.2.1.2 Tubulão a Ar Comprimido........................................................................
	25
	4.3 FUNDAÇÕES INDIRETAS............................................................................
	26
	4.3.1 Brocas.........................................................................................................
	26
	4.3.2 Estacas.......................................................................................................
	27
	4.3.2.1 Estacas de Madeira.................................................................................
	27
	4.3.2.2 Estacas Metálicas....................................................................................
	28
	4.3.2.3 Estacas de Concreto................................................................................
	29
	4.3.2.4 Estacas de Concreto Moldada in loco.....................................................
	30
	4.3.2.4.1 Estaca Tipo Franki................................................................................
	30
	4.3.2.4.2 Estaca Tipo Strauss..............................................................................
	32
	4.3.2.4.3 Estacas Escavadas e Barretes.............................................................
	31
	4.3.2.4.4 Estacas-Raiz.........................................................................................
	31
	5 CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FUNDAÇÕES..................................
	35
	5.1 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS......................................................................
	35
	5.2 ESTACAS PRÉ-FABRICADAS......................................................................
	35
	5.3 ESTACAS ESCAVADAS...............................................................................
	36
	5.4 TUBULÃO......................................................................................................37
	6 CONCLUSÃO...................................................................................................
	38
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................
	39
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INTRODUÇÃO
Fundações são elementos estruturais cuja função é transmitir as cargas da estrutura para o terreno onde ela se apóia. Assim as fundações devem ter resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes.
Existem vários tipos de fundações e a escolha do tipo mais adequado é função das cargas da edificação e da profundidade da camada resistente do solo. Com base na combinação destas duas análises optar-se-á pelo tipo que tiver o menor custo e o menor prazo de execução, analisando-se juntamente os mais variados elementos para o desenvolvimento como presença de ruídos, vibrações, tipos de solos, profundidade, cargas, etc. das quais serão abordadas neste trabalho.
É importante que a pessoa responsável pela contratação tenha o conhecimento dos tipos de fundação disponíveis no mercado e de suas características, sendo, somente assim, possível escolher a solução que atenda às características técnicas e ao mesmo tempo se adéqüe à realidade da obra. 
CONCEITOS
DEFINIÇÃO
A estrutura de uma obra é constituída pelo esqueleto (figura 1) formado pelos elementos estruturais, tais como: lajes (1), vigas (2), pilares (3) e fundações (4), etc.
Figura 1 – Estrutura de uma edificação
Fonte: Rodrigues (P. 35)
O sistema de fundações é formado pelo elemento estrutural do edifício que fica abaixo do solo (podendo ser constituído por bloco, estaca ou tubulão, por exemplo) e o Maciço de bloco envolvente sob a base e ao longo do fuste.
Sua função é suportar com segurança as cargas provenientes do edifício, ou seja, é o elemento estrutural que transmite a carga de uma edificação para uma camada mais resistente do solo. Assim, as fundações devem ter resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes. Além disso, o solo necessita de resistência e rigidez apropriadas para não sofrer ruptura e não apresentar deformações exageradas ou diferenciais.
Convencionalmente, o projetista estrutural repassa ao projetista de fundação as cargas que serão transmitidas aos elementos de fundação. Confrontando essas informações com as características do solo onde será edificado, conhecidas através de testes de sondagens, o projetista de fundações calcula o deslocamento desses elementos de compara com os recalques admissíveis da estrutura, ou seja, primeiro elabora-se o projeto estrutural e depois o projeto de fundação.
Quando o projeto estrutural é elaborado em separado do projeto de fundação, considera-se, durante o dimensionamento das estruturas, que a fundação terá um comportamento rígido, indeslocável. Essas fundações, quando carregadas, se deformam e resultam deslocamentos verticais (recalques), horizontais e rotações, prejudicando a hipótese usual de apoios indeslocáveis, contribuindo para uma redistribuição de esforços nos elementos da estrutura.
Essa redistribuição ou nova configuração de esforços nos elementos estruturais, em especial nos pilares, provoca uma transferência das cargas dos pilares mais carregados para os menos carregados sendo, geralmente, os pilares centrais mais carregados que os da periferia.
Ao se considerar a interação solo-estrutura no dimensionamento da fundação, os pilares que estão mais próximos do centro terão uma carga menor do que a calculada, havendo uma redistribuição das tensões.
Dessa forma, é possível estimar os efeitos da redistribuição dos esforços na estrutura do edifício, bem como a intensidade e a forma dos recalques diferenciais tendo, conseqüentemente, um projeto otimizado. Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do custo total do edifício, porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso. O custo da fundação aumenta também em casos em que as características de resistência do solo são incompatíveis com os esforços a ele transferidos, pois nestas situações, elementos de fundação mais complexos são exigidos, podendo-se ter, inclusive, a necessidade de troca de solo, com reaterro e compactação, levando a custos muitas vezes não previstos inicialmente.
Torna-se clara a importância da união entre o projeto estrutural e o projeto de fundação em um único grande projeto, uma vez que os dois estão totalmente interligados e mudanças em um provocam reações imediatas no outro.
ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO
Os elementos necessários para o desenvolvimento de um projeto de fundações são:
Topografia da área
Levantamento topográfico (planialtimétrico);
Dados sobre taludes e encostas no terreno (ou que possam atingir o terreno);
Dados sobre erosões (ou evoluções preocupantes na geomorfologia).
Dados geológico-geotécnicos
Investigação do subsolo (às vezes em duas etapas: preliminar e complementar);
Variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas;
Existência de camadas resistentes ou adensáveis;
Compressibilidade e resistência dos solos;
Posição do nível d’água;
Outros dados geológicos e geotécnicos (mapas, fotos aéreas e levantamentos aerofotogramétricos, artigos sobre experiências na área, publicações da CPRM, etc.).
Dados da estrutura a construir
Tipo e uso que terá a nova obra;
Sistema estrutural (hiperestaticidade, flexibilidade, etc.);
Sistema construtivo (convencional ou pré-moldado);
Cargas (Ações nas fundações).
Dados sobre construções vizinhas
Número de pavimentos, carga média por pavimento;
Tipo de estrutura e fundações;
Desempenho das fundações;
Existência de subsolo;
Possíveis conseqüências de escavações e vibrações provocadas pela nova obra.
Aspectos econômicos
Além do custo direto para a execução do serviço, deve-se considerar o prazo de execução. Há situações em que uma solução mais custosa oferece um prazo de execução menor, tornando-se mais atrativa.
Pode-se perceber que, para realizar a escolha adequada do tipo de fundação , é importante que a pessoa responsável pela contratação tenha o conhecimento dos tipos de fundação disponíveis no mercado e suas características.
Somente com esse conhecimento é que será possível escolher a solução que atenda às características técnicas e ao mesmo tempo que se adéqüe à realidade da obra. 
 AS CARGAS DA FUNDAÇÃO
As cargas da edificação são obtidas por meio do projeto arquitetônico e estrutural, onde são considerados os pesos próprios dos elementos constituintes e a sobrecarga ou carga útil a ser considerada nas lajes que são normalizadas em função de sua finalidade.
As solicitações a que uma estrutura está sujeita podem ser classificadas de diferentes maneiras e em outros países é comum separá-las em dois grandes grupos: Cargas vivas e cargas mortas, que se subdividem em:
Cargas vivas:
Operacionais:
- Ocupação por pessoas e móveis;
- Passagem de veículos e pessoas;
- Operação de equipamentos móveis (guindastes, etc.);
- Armazenamento;
- Atracação de navios, pouso de helicópteros;
- Frenagem, Aceleração de veículos (pontes);
Ambientais:
- Ventos;
- Ondas, correntes;
- Sismos.
Acidentais:
- Solicitações especiais de construção e instalação;
- Colisão de veículos (navios, aviões, etc.);
- Explosão, fogo.
Cargas mortas ou permanentes:
- Peso próprio da estrutura e equipamentos permanentes;
- Empuxo de água;
- Empuxo de terra.
Já no Brasil, a norma NBR 8681/84 (Ações e segurança nas estruturas) classifica as ações nas estruturas em:
Ações permanentes: As que ocorrem com valores constantes durante toda a vida da obra (peso próprio da construção e de equipamentos fixos, empuxos, esforços devidos a recalques de apoios);
Ações variáveis: As que ocorrem com valores que apresentam variações significativas em torno da média (açõesdevidas ao uso da obra, tipicamente);
Ações excepcionais: As que têm duração extremamente curta e muito baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da obra, mas que precisam ser consideradas no projeto de determinadas estruturas (explosões, colisões, incêndios, enchentes, sismos).
Quadro 1 – Peso específico dos materiais mais empregados em uma construção.
Fonte: Rodrigues (P. 36)
Quadro 2 – Sobrecargas ou cargas úteis em lajes de piso e forro.
Fonte: Rodrigues (P. 36)
RESISTÊNCIA OU CAPACIDADE DE CARGA DO SOLO
A determinação da tensão admissível, resistência ou capacidade de carga do solo consiste no limite de carga que o solo pode suportar sem se romper ou sofrer deformação exagerada. Para obras de vulto sujeitas à cargas elevadas só pode ser realizada por empresas especializadas, que além do estudo do subsolo, de um modo geral propõem sugestões para o tipo de fundaçao mais adequado para que o binômio estabilidade-economia seja atendido.
Para obras de pequeno vulto, sujeitas a cargas relativamente pequenas, a resistencia do terreno poderá ser obtida por meio de tabelas práticas em função do tipo de solo.
Quadro 3 – Tensão admissível recomendada pela ABNT.
Fonte: Rodrigues (P. 37)
INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
Na maioria dos casos, a avaliação e o estudo das características do subsolo do terreno sobre o qual será executada a edificação se resume em sondagens de simples reconhecimento (sondagem a percussão) mas, dependendo do porte da obra, ou se as informações obtidas não forem satisfatórias, outros tipos de pesquisas poderão ser executados (por exemplo: poços exploratórios, ensaio de penetração contínua, ensaio d palheta).
Características como: número de pontos de sondagem, seu posicionamento no terreno e a profundidade a ser atingida são determinados por profissional capacitado, baseado em normas brasileiras e na sua experiência.
O primeiro passo para uma investigação adequada de subsolo é a definição de um programa, que irá definir as etapas da investigação e os objetivos a serem alcançados. As etapas são:
Investigação preliminar: Objetiva-se conhecer as principais características do subsolo. Nesta fase, em geral são executadas apenas sondagens à percussão, salvo nos casos em que se sabe a priori da ocorrência de blocos de rocha que precisam ser ultrapassados na investigação, quando, então, solicitam-se sondagens mistas. O Espaçamento ou a malha de sondagens é geralmente regular e a profundidade das sondagens deve procurar caracterizar o embasamento rochoso.
Tendo-se executado as sondagens corretamente, as informações são condensadas e apresentadas em um relatório escrito e um relatório gráfico, que deverá conter as seguintes informações referentes ao subsolo estudo:
- Locação dos furos de sondagem;
- Determinação dos tipos de solo até a profundidade de interesse do projeto;
- Determinação das condições de compacidade, consistência e capacidade de carga de cada tipo de solo;
- Determinação da espessura das camadas e avaliação da orientação dos planos que as separam;
- Informação do nível do lençol freático.
Estes dados, obtidos através de sondagem, retratam as características e propriedades do subsolo e, depois de avaliados e minuciosamente estudadas, servem de base técnica para a escolha do tipo de fundação da edificação que melhor se adapte ao terreno. 
Investigação complementar ou de projeto: Procuram-se esclarecer as feições relevantes do subsolo e caracterizar as propriedades dos solos mais importantes do ponto de vista do comportamento das fundações. Se antes desta fase já se tiver escolhido o tipo de fundação a ser adotado, questões executivas também podem ser esclarecidas. Nesta fase, são executadas mais algumas sondagens, fazendo com que o total atenda às exigências de normas, e, eventualmente, realizando-se sondagens mistas ou especiais para a retirada de amostras indeformadas, se forem necessárias. Nesta etapa são realizados alguns ensaios in-situ – além do ensaio de penetração dinâmica (SPT) que é executado nas sondagens a percussão -, como ensaio de cone (CPT), de placa, etc. As amostras indeformadas podem ser utilizadas em ensaios em laboratório, os quais devem ser especificados e acompanhados pelo projetista. 
Investigação para a fase de execução: Deve ser indicada pelo projetista e poderá ser ampliada pelo responsável pela execução da obra. Ela visa confirmar as condições de projeto em áreas criticas da obra, assim consideradas pela responsabilidade das fundações ou pela grande variação dos solos na obra ou até pela dificuldade de executar o tipo de fundação prevista.
PROCESSOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
Poços e sondagens a trado
Poços são escavações manuais, geralmente não escoradas, que avançam até que se encontre o nível d’água ou até onde for estável. Os poços permitem um exame do solo nas paredes e fundo da escavação e a retirada de amostras indeformadas tipo bloco ou em anéis. Esse tipo de investigação está normalizado pela NBR 9604.
As sondagens a trado são perfurações que podem ser executadas com trados manuais do tipo: cavadeira, espiral ou torcido, helicoidal. A profundidade também está limitada à profundidade do nível d’água e as amostras retiradas são deformadas. Este tipo de investigação está normalizado pela NBR 9603.
Sondagens a percussão
O ensaio de sondagem a percussão SPT (Soil Penetration Test), por norma (NBR 6484), consiste da cravação de um amostrador de dimensões padronizadas, rosqueado em um conjunto de hastes metálicas que recebem e propagam (para o amostrador) a energia de golpes que são aplicados a partir da queda livre de um martelo (peso de ferro fundido ou aço) de massa equivalente a 65 kg, caindo de uma altura equivalente a 75 cm.
Detalhadamente, o processo de execução do ensaio segue os seguintes passos:
Posicionamento do equipamento em local previamente estabelecido;
Abertura do pré-furo até a profundidade de 1,00m;
Figura 2 – Posicionamento do equipamento e abertura do pré-furo em SPT.
Fonte: Mendonça (2005, P.4)
Instalação do amostrador na cota de fundo do pré-furo;
Aplicação da energia percussiva (queda-livre do martelo) e simultânea contagem dos golpes para cravação dos primeiros 15 cm, dos 15 cm intermediários e dos 15 cm finais do amostrador, totalizando 45 cm.
Extração do amostrador para retirada das amostras de solos que serão classificadas, tátil-visualmente, e enviadas para o laboratório da empresa de sondagem.
Avanço do furo até a subseqüente cota inteira, empregando-se o trado helicoidal (acima do nível d’água) ou o trepano de lavagem (abaixo do nível d’água).
Figura 3 – Avanço do furo até a subsequente cota inteira.
Fonte: Mendonça (2005, P. 6).
Finalmente, uma vez reposicionado o amostrador na subseqüente cota inteira, repete-se todo o processo até que se caracterize o fim da sondagem.
Para pequenas áreas (entre 200m² e 400m²) são recomendados, no mínimo, três furos de sondagem, mas dependendo das características e importância da obra, poderá ser considerado maior quantidades de furos.
Figura 4: Planta de localização dos furos de sondagem bloco UTFPR.
Fonte: O autor.
Figura 5 – Relatório de sondagem
Fonte: fundacoes.net
TIPOS DE FUNDAÇÕES
As fundações se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo onde ela se apóia.
Fundações diretas são aquelas que transferem as cargas para as camadas de solo capazes de suportá-las, sem deformar-se exageradamente. Esta transmissão é feita através da base do elemento estrutural da fundação , considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferência das cargas. As fundações diretas podem ser subdivididas em rasas e profundas.
A fundação rasa se caracteriza quando a camada de suporte está próxima à superfície do solo (profundidade até 2,0 m), ou quando a cota de apoio é inferior à largura do elemento da fundação. Por outro lado,a fundação é considerada profunda se duas dimensões ultrapassam os limites acima mencionados.
Fundações indiretas são sempre profundas, em função da forma de transmissão de carga para o solo (atrito lateral) que exige grandes dimensões dos elementos de fundação.
Quadro 4 – Apresenta uma classificação com os vários tipos de fundação.
Fonte: Barros (2003, P. 4)
FUNDAÇÕES DIRETAS RASAS
Blocos e alicerces
Este tipo de fundação é utilizado quando há atuação de pequenas cargas, como, por exemplo, um sobrado. Os blocos são elementos estruturais de grande rigidez, ligados por vigas denominadas “baldrames”. Suportam predominantemente esforços de compressão simples provenientes das cargas dos pilares. Os eventuais esforços de tração são absorvidos pelo próprio material do bloco. Podem ser se concreto simples (não armado), alvenarias de tijolos comuns ou mesmo de pedra de mão (argamassada ou não), Geralmente, usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do solo está entre 0,5 e 1,0 m de profundidade. 
Figura 6: Bloco em alvenaria de tijolos
Fonte: Barros (2003, P. 4)
Os alicerces, também denominados de blocos corridos, são utilizados na construção de pequenas residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes, podendo ser de concreto, alvenaria ou de pedra.
Figura 7: Tipos de alicerces.
Fonte: Barros (2003, P. 5).
Sapatas
Ao contrário dos blocos, as sapatas não trabalham apenas à compressão simples, mas também à flexão, devendo, neste caso, serem executadas incluindo material resistente à tração.
Sapatas isoladas
De menor altura que os blocos, são aquelas que transmitem para o solo, através de sua base, a carga de uma coluna (pilar) ou um conjunto de colunas.
Figura 8: sapatas isoladas.
Fonte: Barros (2003, P. 7).
Sapatas Corridas
São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes, as quais lhe transmitem a carga por metro linear. Para edificações cujas cargas não sejam muito grandes, como residências, pode-se utilizar alvenaria de tijolos, caso contrário, ou ainda para profundidades maiores que 1,0 m torna-se mais adequado e econômico o uso do concreto armado.
Figura 9: Sapata corrida.
Fonte: Barros (2003, P. 8).
Figura 10: Sapata corrida – Forma da fundação.
Fonte: Rodrigues (P. 40).
Figura 11: Sapata corrida – Corte longitudinal
Fonte: Rodrigues (P. 40).
Sapatas Associadas
Um projeto econômico deve ser feito com o maior número possível de sapatas isoladas. 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.
Figura 12: Sapatas associadas
Fonte: Barros (2003, P. 8)
Sapatas Alavancadas
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.
Figura 13: Sapatas alavancadas
Fonte: Barros (2003, P. 9)
Radiers
A utilização de sapatas corridas é adequada economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapasse 50%. Caso contrário, é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação chamado radier. Este é executado em concreto armado, uma vez que, além dos esforços de compressão, devem resistir a momentos provenientes dos pilares diferencialmente carregados, e ocasionalmente a pressões do lençol freático (necessidade de armadura negativa). O fato de o radier ser uma peça inteiriça pode lhe conferir alta rigidez, o que muitas vezes evita grandes recalques diferenciais. Outra vantagem é que a sua execução cria uma plataforma de trabalho para os serviços posteriores. Porém, é de difícil execução, envolvendo grande volume de concreto e impõe a execução precoce de todos os serviços enterrados na área do radier (instalações sanitárias, etc.). É usado de forma econômica quando as cargas são pequenas e a resistência do terreno é baixa. 
Figura 14 - Radier – Forma da fundação
Fonte: Rodrigues (P. 41)
Figura 15 - Radier – Corte longitudinal
Fonte: Rodrigues (P. 41)
FUNDAÇÕES DIRETAS PROFUNDAS	
Tubulões
Tubulões são elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro. Pode ser feito à céu aberto ou sob ar comprimido (pneumático) e em pelo menos na sua fase final de execução há a descida do operário por dentro deste.
Quando comparados a outros tipos de fundações os tubulões apresentam as seguintes vantagens:
Os custos de mobilização e de desmobilização são menores que os bate-estacas e outros equipamentos;
As vibrações e ruídos provenientes do processo construtivo são de muita baixa intensidade;
Pode-se observar e classificar o solo retirado durante a escavação e compará-los às condições do subsolo previstas no projeto;
O diâmetro e o comprimento do tubulão podem ser modificados durante a escavação para compensar condições do subsolo diferentes das previstas;
As escavações podem atravessar solos com pedras e matacoes, sendo possível penetrar em vários tipos de rochas;
É possível apoiar cada pilar em um único fuste, em lugar de diversas estacas, eliminando a necessidade de bloco de coroamento.
Tubulão a céu aberto
Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água. Quando há tendência de desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria de tijolo, tubo de concreto ou tubo de aço. O fuste é escavado até a cota desejada, a base é alargada e posteriormente enche-se de concreto. Mostra-se uma alternativa econômica para altas cargas solicitadas superior a 250 Tf.
Tubulão a ar comprimido
Este tipo de fundação é utilizado quando existe água, exigem-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes. Neste caso, a injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água, pois a pressão interna é maior que a pressão da água. A pressão empregada pode ser de no máximo 3,4 atm (340 kPa), limitando a profundidade de 34 m abaixo do nível do mar.
O equipamento utilizado compõe de uma câmara de equilíbrio e um compressor. Durante a compressão, o sangue dos homens absorve mais gases do que na pressão norma. Se a descompressão por feita muito rapidamente, o gás absorvido em excesso no sangue pode formar bolhas, que por sua vez podem provocar dores e até a morte pó embolia. Para evitar esse problema, antes de passar à pressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (nunca inferior a 15 minutos) numa câmara de emergência.
Pela legislação em vigor, só se é admitido trabalhos sob pressões superiores a 150 kPa quando as seguintes providencias forem tomadas:
Estar à disposição da obra uma equipe permanente de socorro médico;
Estar disponível na obra câmara de descompressão equipada;
Existir na obra compressores e reservatórios de ar comprimido de reserva;
Que seja garantida a renovação do ar, sendo o ar injetado em condições satisfatórias para o trabalho humano.
Esses tubulões são encamisados com camisas de concreto ou de aço. No caso de camisa de concreto, a cravação da camisa, abertura e concretagem são feitas sob ar comprimido, pois o serviço é feito manualmente. Se a camisa é de aço, a cravação é feita a céu aberto com auxílio de um bate estacas e a abertura e a concretagem do tubulão são feitos a ar comprimido.
Custos elevados e riscos de acidentes são fatores que limitam o processo de utilização dos tubulões a ar comprimido.
FUNDAÇÕESINDIRETAS
Brocas
São estacas executadas “in loco” sem molde, por perfuração no terreno com auxílio de um trado (diâmetro de 15 a 30 cm), sendo o furo posteriormente preenchido com o concreto apiloado.
O trado utilizado é composto de quatro facas, formando um recipiente acoplado a tubos de aço galvanizado. Os tubos são divididos em partes de 1,20 m de comprimento e à medida que se prossegue a escavação eles vão sendo sucessivamente emendados. A perfuração é feita por rotação/compressão do tubo, seguindo-se da retirada da terra que se armazena dentro deste.
Várias restrições podem ser feitas a este tipo de estaca:
Baixa capacidade de carga, geralmente entre 4 a 5 tf;
Há perigo de introdução de solo no concreto, quando do enchimento;
Há perigo, também, de estrangulamento do fuste;
Não existe garantia da verticalidade;
Só pode ser executada acima do lençol freático;
Comprimento máximo de aproximadamente 6,0 m (normalmente entre 3,0 a 4,0 m);
Trabalha apenas à compressão, sendo que às vezes é utilizada uma armadura para fazer a ligação com os outros elementos da construção .
Assim, a broca, à vista de suas características é usada somente para casos limitados e sua e sua execução é feita normalmente pelo pessoal da própria obra.
Estacas
Elemento de fundação executado com auxílio de ferramentas ou equipamentos, execução esta que pode ser por cravação a:
Percussão: É o método de cravação mais empregado, o qual se utiliza pilões de queda-livre ou automáticos. Um dos principais inconvenientes desse sistema é o barulho produzido.
Prensagem: Empregada onde há a necessidade de evitar barulhos e vibrações, utiliza macacos hidráulicos que reagem contra uma plataforma com sobrecarga ou contra a própria estrutura.
Vibração: Sistema que emprega um martelo dotado de garras (para fixar a estaca), com massas excêntricas que giram com alta rotação, produzindo uma vibração de alta freqüência à estaca. Pode ser empregada tanto para cravação como para remoção de estacas, tendo o inconveniente de transmitir vibrações para os arredores. 
Podem ser fabricadas com diversos materiais, sendo as estacas de concreto e metálicas as mais usuais.
Estacas de Madeira
São troncos de árvores cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves. Antes da difusão da utilização do concreto, elas eram empregadas quando a camada de apoio às fundações se encontrava em profundidades grandes. Para sua utilização é necessário que elas fiquem totalmente abaixo d’água; o nível d’água não pode variar ao longo de sua vida útil.
Utilizam-se estacas de madeira para execução de obras provisórias, principalmente em pontes e obras marítimas. Os tipos de madeira mais utilizados são eucalipto, aroeira, ipê e guarantã.
Figura 16: Estacas de madeira.
Fonte: Rodrigues (P. 44).
Estacas Metálicas
São encontradas na forma de trilhos ou perfis.
Não há possibilidade de quebra e, caso seja necessário realizar emendas, essas devem ser soldadas, não devendo permitir o uso de luvas ou anéis. Se utilizadas em serviços provisórios, podem se reaproveitadas várias vezes. Seu emprego necessita de cuidados com a corrosão do material metálico. Sua maior desvantagem é o custo maior em relação às estacas pré-moldadas de concreto, Strauss e Franki.
Um problema que ocorre com relativa freqüência em estacas cravadas por percussão através de espessas camadas de argila mole é o drapejamento, isto é, encurvamento das estacas, mesmo quando se tomam cuidados com o primo durante a cravação. Tal fato, no entanto, é raramente detectado.
O tratamento teórico deste fenômeno só vem sendo realizado muito recentemente, não havendo, ainda, meios de quantificá-lo na fase de projeto. Por esse motivo, a eficiência das estacas e principalmente emendas só pode ser comprovada após experiência acumulada em varias cravações e provas de cargas nestas formações de argilas moles.
Figura 17: Estacas metálicas
Fonte: Associação Brasileira de cimento Portland
Estacas de concreto
As estacas de concreto são comercializadas com diferentes formatos geométricos. A capacidade de carga é bastante abrangente, podendo ser simplesmente armadas, protendidas, produzidas por vibração ou centrifugação. Em decorrência do problema de transporte e equipamento, tem limitações de comprimento, sendo fabricado em segmentos, o que leva em geral à necessidade de grandes estoques e requerem armaduras especiais para içamento e transporte.
O comprimento de cravação real às vezes difere do previsto pela sondagem, levando a duas situações: a necessidade de emendas ou de corte. Quando o comprimento é muito grande, há um limite para o qual não há comprometimento da linearidade da estaca, o que exige certo controle. Quando há sobra, o corte ou arrasamento deve ser feito de maneira adequada no sentido de evitar danos à estaca.
Figura 18: Estaca pré-moldada sendo cravada.
Fonte: Fabrício e Rosignolo (P. 14)
Estacas de concreto moldada in loco
Estacas Tipo Franki
Estaca de concreto armado moldada in loco que emprega um tubo de revestimento com ponta fechada, de modo que não há limitação de profundidade devido à presença de água d subsolo.
Para a cravação da estaca, lançam-se areia e brita no interior do tubo de revestimento que são compactados através de golpes de um pilão. Realizada a cravação, executa-se o alargamento da base, a armação e finamente, a concretagem.
A cravação de estacas tipo Franki pode provocar o levantamento das estacas já instaladas devido ao empolamento do solo circulante que se desloca lateral e verticalmente. A estaca danificada pode ter sua capacidade de carga prejudicada ou perdida devido a uma ruptura do fuste ou pela perda de contato da base com o solo de apoio.
Quando a estaca Franki é moldada em espessas camadas submersas de turfa, argila orgânica e areias fofas, pode ocorrer o estrangulamento do fuste devido à invasão de água e/ou lama dentro do tubo e o encurtamento da armação ocasionado por insuficiência da seção de aço.
Apresentam grande capacidade de carga e podem ser executadas a grandes profundidades. Seus maiores inconvenientes dizem respeito à vibração do solo durante a execução, área necessária aos bate-estacas e possibilidade de alterações do concreto do fuste, por deficiência do controle. Sua execução é sempre feita por uma firma especializada.
Estacas Tipo Strauss
Elemento de fundação escavado mecanicamente, com o emprego de uma camisa metálica recuperável, que define o diâmetro das estacas.
O equipamento utilizado é leve e de pequeno porte, facilitando a locomoção dentro da obra e possibilitando a montagem do equipamento em terrenos de pequenas dimensões.
A perfuração é feita através da queda livre da piteira com a utilização de água. O furo geralmente é revestido. Atingida a profundidade do projeto, o furo é limpo e concretado.
Durante a concretagem, o apiloamento do concreto e a retirada cuidadosa do revestimento devem ser observados, para que não haja interrupção do fuste.
Pode ser empregada em locais confinados ou terrenos acidentados devido à sua simplicidade do equipamento utilizado. Sua execução não causa vibrações, evitando problemas com edificações vizinhas. Porém, em geral possui capacidade de carga menor que estacas Franki e pré-moldadas de concreto e possui limitação devido ao nível do lençol freático.
Estacas Escavadas e Barretes
Estaca escavada, também chamada estação, é aquela com seção circular, executadas por escavação mecânica com equipamento rotativo, utilizando lama bentonítica e concretada com uso de tremonha.
A estaca barrete possui seção retangular, executada por escavação com guindaste acoplado com “clamchell”, também utilizando lama bentonítica e concretada com uso de tremonha.
A lama bentonítica é constituída de água e bentonita, sendo esta última uma rocha vulcânica, onde o mineral predominante é a montimorilonita. Trata-se de um material tixotrópico que em dispersão muda seu estado físico por efeitoda agitação (em repouso é gelatinosa com ação antiinfiltrante; agita fluidifica-se). Seu efeito estabilizante é eficaz quando a pressão hidrostática da lama no interior da escavação é superior à exercida externamente pelo lençol e a granulometria do terreno é tal que possa impedir a dispersão da lama.
A coluna de lama exerce sobre as paredes da vala uma pressão que impede o desmoronamento, formando uma película impermeável denominada “cake”, a qual dispensa o uso de revestimentos.
Os processos usuais de execução das estacas escavadas e barretes podem ser divididos nas seguintes operações básicas: escavação do terreno, preenchimento da perfuração com lama bentonítica, colocação da armadura (quando necessária) e concretagem submersa.
Para estaca escavada, o equipamento de escavação consta essencialmente de uma mesa rotativa que aciona a haste telescópica (“Kelly-bar”) que tem acoplada em sua extremidade inferior a ferramenta de perfuração, cujo tipo varia em função da natureza do terreno a perfurar: trado, caçamba ou coroa. À medida que penetra no solo por rotação, a ferramenta enche gradualmente e, quando cheia, a haste é levantada e a ferramenta automaticamente esvaziada por força centrífuga (trado) ou por abertura do fundo (caçamba).
Como geralmente existe possibilidade de desmoronamento das paredes da vala e a escavação atinge horizontes abaixo do lençol freático, a perfuração é executada em presença de lama bentonítica.
Terminada a perfuração inicia-se a colocação da armadura que deve ser dotada de roletes distanciadores para garantir o necessário cobrimento (aproximadamente 5cm).
O sistema de concretagem é o submerso, aquele executado de baixo para cima de modo uniforme. Tal processo consiste na aplicação de concreto por gravidade através de um tubo (“tremie”), central ao furo, munido de uma tremonha de alimentação (funil) cuja extremidade, durante a concretagem, deve estar convenientemente imersa no concreto. A fim de evitar que a lama se misture com o concreto lançado, coloca-se um obsturados no interior do tubo, que funcionando como êmbolo, expulsa a lama pelo peso próprio da coluna de concreto. Prossegue-se a concretagem em um fluxo constante e regular de baixo para cima, não sendo possível, uma vez iniciada, interromper a concretagem.
No caso da estaca barrete, geralmente utiliza-se um equipamento de escavação denominado “clamshell” mecânico ou hidráulico, com descida livre (cabo) ou com haste de guia (“kelly”) que permite uma melhor condição de verticalidade da estaca.
São vantagens das estacas escavadas e barretes:
O solo fica livre de deformações, inclusive nas vizinhanças da obra, visto que não há vibração, não é capaz de afetar estruturas vizinhas;
O comprimento das estacas é grande e pode ser muito variável (até 45 m, com cargas de até 10000 kN usualmente), além de prontamente alterado conforme conveniência, de furo para furo do terreno;
O solo, à medida que se escava, pode ser inspecionado e comparado com dados de investigação do local, fazendo um feedback (realimentação) para o projeto de fundações;
A armadura não depende do transporte ou das condições de cravação;
Importante quando há solo de grande dureza, que seria capaz de danificar estacas que fossem cravadas ou quando o volume de trabalho é menor e não compensa montagem de aparelhagem mais complexa (bate-estaca).
Para o barrete, pode-se acrescentar vantagens que sua seção não circular pode representar no “layout” do edifício. Os pilares que saem do barrete podem ser alargados em uma direção, se encaixando melhor nos pavimentos de garagem, quando o espaço é restrito.
Por outro lado, as estacas escavadas e barretes possuem as seguintes desvantagens:
Os métodos de escavação podem afofar solos arenosos ou pedregulhos, ou transformar rochas moles em lama, como o calcário mole ou marga;
Necessidade de local nas proximidades para deposição de solo escavado;
Susceptíveis a estrangulamento da seção em caso de solos compressíveis;
Dificuldade na concretagem submersa, pois há impossibilidade de verificar e inspecionar posteriormente o concreto.
A entrada de água pode causar danos ao concreto e também se deve tomar cuidado com possíveis ataques de agentes químicos da água e do solo sobre o concreto.
Figura 19: Ferramentas para perfuração.
Fonte: Barros (2003, P. 25).
Estacas-Raiz
Estacas cravadas com perfuratriz, executadas com equipamento de rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido.
É recomendado para obras com dificuldade de cravação, pois emprega equipamento com pequenas dimensões (altura de aproximadamente 2 m). Pode atravessar terrenos de qualquer natureza, sendo indicado também quando o solo possui matacões e rochas, por exemplo. Pode ser executada de forma inclinada, resistindo a esforços horizontais.
Figura 20: Execução de estaca-raiz.
Fonte: http://www.uepg.br/denge/aulas/fundacao/estaca_raiz2.jpg
CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FUNDAÇÕES
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
	Tipos
	Quando utilizar
	Custo
	Características executivas
	Bloco
	Utilizados quando o solo apresenta alta resistência, não havendo restrição ao emprego em cargas elevadas
	Baixo
	Simples execução
	Sapata
	
	Baixo, porém maior que o bloco para cargas reduzidas
	Simples execução; Pode assumir diversas formas geométricas para facilitar o apoio de pilares com formatos excêntricos.
	Radier
	Quando as sapatas se aproximam umas das outras ou se sobrepõem; Quando se deseja uniformizar recalques.
	Custo alto
	Prazo alto, devido a necessidade de deixar toda a área a ser executada desimpedida antes de iniciar o serviço.
Quadro 5 – Características das fundações superficiais.
Fonte: Associação Brasileira de Cimento Portland
ESTACAS PRÉ-FABRICADAS
	Tipos
	Produtividade
	Capacidade de carga
	Profundidade Máxima
	Vibrações causadas
	Metálica
	50 m diários, ocorrendo variações em função das características do solo, profundidade da fundação, condições do terreno e distância entre estacas. 
	20 a 200 tf
	Não possui limitação de profundidade. A estaca possui aproximadamente 12 m, podendo ser emendadas.
	Apresenta problemas de barulho durante a cravação. Podem ser cravadas sem causar grandes vibrações.
	Concreto
	
	25 a 170 tf
	Depende do tipo de estaca, variando de 8 a 12 m. Podem ser emendadas.
	Apresenta problemas de barulho e vibrações durante a cravação.
Quadro 6 – Características das estacas pré-fabricadas.
Fonte: Associação Brasileira de Cimento Portland
ESTACAS ESCAVADAS
	Tipo
	Produtividade
	Capacidade de carga
	Profundidade máxima
	Vibrações causadas
	Strauss
	30 m diários
	20 a 100 tf
	20 a 25 m
	Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos.
	Barretes
	50 m por dia, para uma espessura de 4ocm. Além disso, a produtividade varia em função do tipo de solo e condições do terreno.
	500 a 1250 tf
	Superior a 50 m.
	
	Franki
	40 m diários
	60 a 400 tf
	Até 36 m.
	Provoca vibração e ruídos intensos durante a execução.
	Raiz
	30 m diários
	10 a 180 tf
	
	Ausência de vibrações.
	Hélice contínua (escavada)
	150 a 400 m por dia, dependendo da profundidade da estaca, do diâmetro da hélice, do tipo e resistência do terreno e do torque do equipamento.
	25 a 390 tf
	20 a 24 m existindo alguns equipamentos que chegam a 30 m.
	Não produz distúrbios, vibrações e descompressão do terreno.
Quadro 7 – Características das estacas escavadas.
Fonte: Associação Brasileira de Cimento Portland
TUBULÃO
	Tipos
	Produtividade
	Capacidade de carga
	Profundidade máxima
	Vibrações causadas
	Tubulão a céu aberto
	4,0 m³ de escavação manual para tubulões de até 10 m de profundidade; 80 m³ de escavação mecânica para tubuloes de até 15 m de profundidade.
	150 a 1000 tf
	Limitada pelo nível de água.
	Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos.
	Tubulão a ar comprimido
	Variável, pois depende muito do tipo de solo.
	800 a1000 tf
	34 m abaixo do nível d’água.
	
Quadro 8 – Características dos tubulões.
Fonte: Associação Brasileira de Cimento Portland
CONCLUSÃO
O melhor tipo de fundação é aquela que suporta as cargas da estrutura com segurança e se adéqua aos fatores topográficos, maciço de solos, aspectos técnicos e econômicos, sem afetar a integridade das construções vizinhas.
É importante a união entre os projetos estrutural e o projeto de fundações num grande e único projeto, uma vez que mudanças em um provocam reações imediatas no outro, resultando obras mais seguras e otimizadas.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
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Fabrício, Márcio M., Fundações. Disponível em: < http://www.ebah.com.br/apostila-fundacoes-pdf-a43030.html> Acesso em: Abril de 2010.
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PROJETO DE FUNDAÇÕES