Fundamentos de Fundações na Engenharia Civil

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INFRAESTRUTURA
D I S C I P L I N A : T E C N O L O G I A DA S C O N S T R U Ç Õ E S
P R O F ª M A . : B E L A N I Z A G A S PA R S A N TO S N E TA
INFRAESTRUTURA
• Documento de referência: NBR 6122-2010. Esta norma
trata dos critérios gerais que regem o projeto e a
execução de fundações de todas as estruturas
convencionais da engenharia civil, compreendendo:
residências, edifícios de uso geral, pontes, viadutos, etc.
Obras especiais, como plataformas offshore, linhas de
transmissão são também regidas por esta norma no que
for aplicável, todavia obedecendo às Normas específicas
para cada caso particular.
FUNDAÇÕES
• Conceito
– Fundação é o elemento estrutural que tem por finalidade
transmitir as cargas de uma edificação para uma camada
resistente do solo.
• Parâmetros para escolha da fundação
– São diversas as variáveis a serem consideradas para a escolha do
tipo de fundação. Numa primeira etapa, é preciso analisar os
critérios técnicos que condicionam a escolha por um tipo ou
outro de fundação.
PARÂMETROS PARA ESCOLHA DA FUNDAÇÃO
• Topografia da área
– dados sobre taludes e encostas no terreno, ou que possam atingir o 
terreno
– necessidade de efetuar cortes e aterros
– dados sobre erosões, ocorrência de solos moles na superfície
– presença de obstáculos, como aterros com lixo ou matacões
• Características do maciço
– variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas
– existência de camadas resistentes ou adensáveis
– compressibilidade e resistência do solos
– a posição do nível d’água
PARÂMETROS PARA ESCOLHA DA FUNDAÇÃO
• Dados da estrutura
– a arquitetura, o tipo e o uso da estrutura, como por exemplo, se 
consiste em um edifício, torre ou ponte, se há subsolo e ainda as cargas 
atuantes.
• Dados das construções vizinhas
– o tipo de estrutura e das fundações vizinhas
– existência de subsolo
– possíveis consequências de escavações e vibrações provocadas pela 
nova obra
– danos já existentes
• Aspectos econômicos
PROSPECÇÃO DO SUBSOLO
PROSPECÇÃO DO SUBSOLO
• Sondagem a trado
EXEMPLOS DE LIMITAÇÕES DE EMPREGO 
DE ALGUM TIPO DE FUNDAÇÃO
•Estacas moldadas in loco em solo mole 
podem ter o fuste estrangulado.
•Estacas pré-moldadas de concreto podem 
quebrar quando cravadas em solo muito 
resistente ou em solos com matacões.
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.
CAPACIDADE DE CARGA DO SOLO
•Para obras de pequeno porte
TIPOS DE FUNDAÇÕES
• Fundação superficial (rasa ou direta)
– 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.
• Fundação profunda ou indireta
– 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 a sua ponta ou base estar assente em
profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no
mínimo igual a 3,00m. Neste tipo de fundação incluem-se as estacas e os
tubulões.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
• Bloco
– Elemento de fundação superficial, de concreto, dimensionado de 
modo que as tensões de tração, nele resultantes sejam resistidas 
pelo concreto, sem necessidade de armadura. Podem ser 
construídos de pedra, tijolos maciços, concreto simples, 
concreto ciclópico.
• Sapata
– 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.
BLOCOS DE CONCRETO
SAPATAS ISOLADAS
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
•Sapata corrida
–Sapata sujeita à ação de uma carga distribuída 
linearmente ou de pilares de um mesmo 
alinhamento.
•Grelha
–Elemento de fundação constituído por um 
conjunto de vigas que se cruzam nos pilares.
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
•Sapata associada
–Sapata que recebe mais de um pilar.
•Radier
–Elemento de fundação superficial que recebe
parte ou todos os pilares de uma estrutura.
SAPATA ASSOCIADA E RADIER
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
• Estacas
– Elemento de fundação profunda executado por ferramentas ou
equipamentos, execução esta que pode ser por cravação ou
escavação.
• Tubulão
– Elemento de fundação profunda de forma cilíndrica que, pelo
menos na sua fase inicial de execução requer a descida de um
operário ou técnico.
• Caixão
– Elemento de fundação profunda de forma prismática,
concretado na superfície e instalado por escavação interna.
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS
ESTACAS PRÉ-MOLDADAS
ESTACAS CRAVADAS À PERCUSSÃO
ESTACAS CRAVADAS POR PRENSAGEM
ESTACAS CRAVADAS POR VIBRAÇÃO
ESTACAS MOLDADAS “IN LOCO”
ESTACAS DO TIPO FRANKI
• Estaca de concreto moldada “in loco” que emprega um
tubo de revestimento (camisa metálica com ponta fechada,
de modo que não há limitação de profundidade devido à
presença de água no subsolo.
ESTACAS DO TIPO FRANKI
ESTACA STRAUSS
• Elemento de fundação escavada mecanicamente “in loco” que
também utiliza uma camisa metálica recuperável que define o
diâmetro da estaca.
• A perfuração é feita com o auxílio de uma piteira por dentro da
camisa injeta-se água para “amolecer” o solo e permitir a descida
da camisa metálica
ESTACA STRAUSS
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
• Estaca de concreto moldada “in loco” executada por um
equipamento constituído por um trado helicoidal contínuo
que escava ou desloca o maciço de solo ao mesmo tempo
em que o concreto é lançado por uma tubulação que
passa pelo centro do trado.
ESTACA HÉLICE CONTÍNUA
ESTACA RAÍZ
• Estaca escavada com perfuratriz empregando um
equipamento à rotação ou à rotopercussão com a
circulação de água e, quando necessário utilizando a lama
bentonítica para estabilizar o furo.
ESTACA RAÍZ
ESTACA BARRETE
• Estaca moldada “in loco” que emprega um equipamento de 
grande porte, denominado clam shell fazendo uso de lama 
bentonítica. Pode ser executada abaixo do nível d’água até 
a profundidade de projeto.
ESTACA BARRETE
TUBULÃO ACÉU ABERTO
•É executado manualmente ou com o emprego
de equipamentos de pequeno porte, podendo
ser a escavação provida ou não com uma
contenção. Sempre executado acima do lençol
freático.
TUBULÃO A CÉU ABERTO
TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
•Elemento de fundação executado quando não
for possível aplicar o tubulão a céu aberto,
devido à presença do lençol freático ou à
presença de materiais que quando escavados
sofrem grandes deformações.
TUBULÃO A AR COMPRIMIDO
ESCAVAÇÕES
ESCAVAÇÕES
•Tratam-se das aberturas em solo para a 
implantação de blocos de fundação, sapatas 
isoladas ou corridas, reservatórios enterrados 
ou qualquer outra estrutura abaixo do nível 
natural do terreno. Podem ser executadas 
mecânica ou manualmente.
ESCAVAÇÕES
MATERIAIS
• Material de 1ª categoria
– Compreende os solos em geral, residuais ou sedimentares, seixos rolados 
ou não, com diâmetro máximo inferior a 0,15 m, qualquer que seja o teor 
da umidade apresentado.
• Material de 2ª categoria
– Compreende os solos de resistência ao desmonte mecânico inferior à 
rocha não alterada, cuja extração se processe por combinação de métodos 
que obriguem a utilização de equipamentode escarificação de grande 
porte. A extração, eventualmente, poderá envolver o uso de explosivos ou 
processo manual adequado. Incluídos nesta classificação os blocos de rocha, 
de volume inferior a 2 m³ e os matacões ou pedras de diâmetro médio 
entre 0,15 m e 1,00 m.
MATERIAIS
•Material de 3ª categoria
–Compreende os solos de resistência ao desmonte 
mecânico equivalente à rocha não alterada e blocos de 
rocha, com diâmetro médio superior a 1,00 m, ou de 
volume igual ou superior a 2 m³, cuja extração e 
redução, a fim de possibilitar o carregamento, se 
processem com o emprego contínuo de explosivos e de 
rompedor.
ESPECIFICAÇÕES
•Nas escavações executadas próximas a prédios ou 
edifícios, vias públicas ou servidões, deverão ser 
empregados métodos de trabalho que evitem as 
ocorrências de qualquer perturbação oriunda dos 
fenômenos de deslocamento, tais como :
–Escoamento ou ruptura das fundações;
–Descompressão do terreno da fundação;
–Descompressão do terreno pela água.
ESPECIFICAÇÕES
•Quando necessário, os locais escavados deverão ser 
isolados, escorados e esgotados por processo que 
assegure proteção adequada.
•As escavações com mais de 1,25 m de profundidade 
deverão dispor de escadas ou rampas.
•As áreas sujeitas a escavações em caráter 
permanente deverão ser estabilizadas de maneira a 
não permitir movimento das camadas adjacentes.
MATERIAL PROVENIENTE DE ESCAVAÇÕES
• Quando o material for considerado, a critério da
Fiscalização, apropriado para utilização no reaterro.
• Em vias públicas onde a deposição do material escavado
puder acarretar problemas de segurança ou maiores
transtornos à população, poderá, a seu critério, solicitar a
sua remoção e estocagem para local adequado, para
posterior utilização.
• Materiais não reutilizáveis serão encaminhados aos locais
de “bota-fora”.
REGULARIZAÇÃO DO FUNDO
• Ao se atingir a cota de projeto, o fundo da escavação será
regularizado e limpo.
• Atingida a cota, se for constatada a existência de material com
capacidade de suporte insuficiente para receber a peça ou
estrutura projetada, a escavação deverá prosseguir até que se possa
executar um “colchão” de material de base, a ser determinado de
acordo com a situação.
• No caso do fundo da escavação se apresentar em rocha ou
material indeformável, a sua cota deverá ser aprofundada, no
mínimo, em 0,10 m, de forma a se estabelecer um embasamento
com material desagregado, de boa qualidade (normalmente, areia
ou terra).
REGULARIZAÇÃO DO FUNDO
ESCORAMENTOS
ESCORAMENTOS
• Pontaleteamento
– Utilizado em solos coesivos, geralmente
em cota superior ao do lençol freático e
em profundidades menores.
– A superfície lateral da vala ou cava é
contida por tábuas verticais de madeira de
lei de 1"x 10" (até 2,00 m de
profundidade) ou por pranchas de
madeira de lei de 6 x 16 cm (acima de
2,00 m de profundidade), espaçadas de
1,35 m e travadas na transversal por
estroncas com diâmetro de 10 cm,
distanciadas verticalmente de 1,00 m.
ESCORAMENTOS
• Escoramento Descontínuo
– Utilizado nas escavações em solos coesivos, geralmente em cota superior ao
nível do lençol freático.
– Neste tipo de escoramento, a superfície lateral da vala ou cava é contida por
tábuas verticais de madeira de lei de 1" x 10" (até 2,00 m de profundidade) ou
por pranchas de madeira de lei de 6 x 16 cm (acima de 2,00 m de
profundidade), espaçadas de 0,30 m e travadas longintudinalmente por
longarinas de madeira de lei de 6 x 16 cm (até 2,00 m de profundidade) ou de 8
x 18 cm (acima de 2,00 m de profundidade), em toda a sua extensão. Travando
as longarinas, em sentido transversal, são utilizadas estroncas de madeira
(geralmente, eucalipto) com diâmetro de 0,20 m, espaçadas de 1,35 m, exceto
em suas extremidades, das quais as estroncas ficam afastadas 0,40 m. As
longarinas são espaçadas verticalmente de 1,00 m.
ESCORAMENTOS
• Escoramento Contínuo
– Utilizado em escavações de solos arenosos, sem coesão, ou quando alguma
circunstância exigir uma condição estanque das paredes da escavação.
– A superfície lateral da vala ou cava é contida por tábuas verticais de madeira de
lei de 1"x 10" (até 2,00 m de profundidade) ou pranchas de madeira de lei de 6
x 16 cm (acima de 2,00 m de profundidade), encostadas umas às outras e
travadas longitudinalmente por longarinas de madeira de lei de 6 x 16 cm (até
2,00 m de profundidade) ou de 8 x 18 cm (acima de 2,00 m de profundidade)
em toda a sua extensão. Travando as longarinas, em sentido transversal, são
utilizadas estroncas de madeira (geralmente, eucalipto) de diâmetro 20 cm,
espaçadas de 1,35 m, exceto em suas extremidades, das quais as estroncas ficam
afastadas 0,40 m. As longarinas deverão estar espaçadas entre si de 1,00 m na
vertical.
ESCORAMENTOS
• Escoramento Especial
– Utilizado em escavações de solos arenosos, sem coesão, ou quando o 
escoramento contínuo for insuficiente para propiciar uma condição estanque 
adequada às paredes da escavação.
– A superfície lateral da vala ou cava é contida por pranchas verticais de madeira 
de lei 6 x 16 cm, do tipo macho e fêmea, travadas horizontalmente por 
longarinas de 8 x 18 cm em toda a sua extensão. As longarinas são travadas, 
longitudinalmente, por estroncas de madeira de diâmetro 20 cm, espaçadas de 
1,35 m, exceto em suas extremidades, das quais as estroncas ficam afastadas 
0,40 m. As longarinas deverão ser espaçadas verticalmente entre si de 1,00 m.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• São estruturas projetadas para resistir a empuxos de terra
e/ou água, cargas estruturais e quaisquer outros esforços
induzidos por estruturas ou equipamentos adjacentes.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Critérios para Escolha de uma Estrutura de Contenção
– altura da estrutura;
– cargas atuantes;
– natureza e características do solo a serarrimado;
– natureza e características do solo de fundação;
– condições do N.A. local;
– espaço disponível para construção;
– equipamentos e mão de obra disponíveis;
– experiência e prática das equipes;
– especificações técnicas especiais;
– análise de custos.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Se a escavação for 
realizada abaixo do lençol 
freático, deve proceder-
se previamente 
rebaixamento do N.A.
• Quando for necessário 
diminuir as pressões da água 
sobre a estrutura definitiva, 
deve ser incorporado um 
dreno junto ao muro de
arrimo.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Critérios de Projeto de Estruturas de Contenção
– Natureza da estrutura (tipos diferentes para propósitos
diferentes);
– Geometria do terreno e condições geotécnicas locais;
– Posição do N.A. e condições de drenagem;
– Empuxos de terra e cargas atuantes;
– Propriedade dos solos locais: peso específico, coesão, ângulo de
atrito;
– Movimentos relativos solo – estrutura;
– Metodologias construtivas.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Muros de gravidade
– São estruturas cuja estabilidade é função apenas do seu peso.
• Muro de gravidade de seção aliviada
– A seção do muro é reduzida, utilizando-se uma armação para absorver os
esforços de tração atuantes.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Muro de gravidade
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Muros de gabião
– São estruturas formadas pela superposição de fôrmas (com formato
de caixas, colchões ou sacos) de malhas metálicas ou plásticas, que
são preenchidas por pedras de mão ou blocos de rocha.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Muros tipo “crib wall”
– São estruturas formadas pelamontagem, num arranjo tipo ‘fogueira’,
de vigotas pré-moldadas de concreto ou de madeira, com os espaços
internos preenchidos com solo granular compactado.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Outras variantes de muro de gravidade: muros de saco de solo-
cimento.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Outras variantes de muro de gravidade: muros de pneus.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Muros de flexão
– São estruturas em concreto armado, comumente sob as forma de “L” 
ou “T” invertido.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
•Muros de flexão com 
contrafortes
–São estruturas em 
concreto armado 
dotadas de 
contrafortes para 
aumentar a rigidez 
do muro.
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO
• Terra armada
– Consiste basicamente na justaposição de painéis (escamas) pré-
fabricadas amarradas ao terreno através das armaduras (tirantes).
ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO