TRAB - TIPOS DE FUNDAÇÕES

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INSTITUTO METROPOLITANO DE ENSINO - IME
FACULDADE METROPOLITANA DE MANAUS - FAMETRO
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
TURMA: ENGC161N01
TIPOS DE FUNDAÇÕES
Manaus 
2018
Ariane Umbelino da Silva, Benjamin da Costa Filho
Claudiney Freire Araújo,Francisco Braga, Gabriel de Freitas Frigo
Gabriel de Vasconcelos Franco, Isabelle Souto Semenoff,
Marcela Dalila Messa da Silva,Marcoh Nasi Batista Sevalho
Paula Lillian da Silva Brito, Renata Araújo Ferreira
Valdenilson Cabral Queiroz
TIPOS DE FUNDAÇÕES
Trabalho de pesquisa para obtenção de nota parcial para N2, disciplina Fundações, ministrada pelo Professor Julio Verne.
	
MANAUS
2018
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO	4
2 TIPOS DE FUNDAÇÕES	5
2.1 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS	5
2.1.1 Blocos de fundação	7
2.1.2 Sapatas de fundação	8
2.1.3 Fundação em Radier	9
2.1.4 Sapata Associada	10
2.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS	11
2.2.1 Estacas	14
2.2.2 Tubulões	19
2.2.3 Caixões	20
2.3 FUNDAÇÕES MISTAS	20
3 CONCLUSÃO	22
REFERÊNCIAS	23
1
1 INTRODUÇÃO
Na construção de uma edificação, um dos elementos mais importantes é a fundação. É a parte da construção que suporta o peso e mantém fixo e nivelado a edificação no terreno. Se não estiver de acordo com as cargas que deve suportar, trará graves problemas para o resto da estrutura (paredes, tetos, etc.). 
A fundação depende do tipo de solo do terreno. A primeira coisa é tentar conhecer o tipo e a capacidade de suporte do solo, após o qual é definido o tipo de fundação a ser executada, por isso a importância de se conhecer os tipos de fundações existentes no mercado bem como suas características. Uma sondagem permite saber qual é a fundação mais indicada e a NBR 6122 fixa as condições básicas a serem observadas no projeto e execução de fundações de edifícios, pontes e demais estruturas.
2 TIPOS DE FUNDAÇÕES
1. 
2. 
As fundações são convencionalmente separadas em 2 grandes grupos:
• fundações superficiais (ou "diretas") e; 
• fundações profundas.
A distinção entre estes dois tipos é feita segundo o critério (arbitrário) de que uma fundação profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura de base não atinge a superfície do terreno. Como os mecanismos de ruptura de base atingem, acima da mesma, até 2 vezes sua menor dimensão, a norma NBR 6122 estabeleceu que fundações profundas são aquelas cujas bases estão implantadas a mais de 2 vezes sua menor dimensão, é a pelo menos 3 m de profundidade.
2.1 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
Quanto aos tipos de fundações superficiais há (Figura 1):
Bloco — elemento de fundação dc concreto simples, dimensionado de maneira que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura;
Sapata — elemento de fundação de concreto armado, de altura menor que o bloco, utilizando armadura para resistir aos esforços de tração;
viga de fundação — elemento de fundação que recebe pilares alinhados, geralmente de concreto armado; pode ter seção transversa, tipo bloco (sem armadura transversal), quando são freqüentemente chamadas de baldrames, ou tipo sapata, armadas;
Grelha — elemento de fundação constituído por um conjunto de vigas que se cruzam nos pilares;
Sapata associada — elemento de fundação que recebe parte dos pilares da obra, o que a difere do radier, sendo que estes pilares não são alinhados, o que a difere da viga de fundação;
Radier— elemento de fundação que recebe todos os pilares da obra.
Figura 1: Principais tipos de fundação superficial: (a) bloco, (b) sapata, (c) viga e (d) radier.
Fonte: PINI (1998). 
As sapatas e os blocos são os elementos de fundação mais simples e, quando é possível sua adoção, os mais econômicos. Os blocos são mais econômicos que as sapatas para cargas reduzidas, quando o maior consumo de concreto é pequeno e justifica a eliminação da armação. Não há, porém, qualquer restrição ao seu emprego para cargas elevadas.
Uma fundação associada (viga, sapata associada ou radier) é adotada quando:
• as áreas das sapatas imaginadas para os pilares se aproximam umas das outras ou mesmo se interpenetram (em conseqüência de cargas elevadas nos pilares e/ou de tensões de trabalho baixas);
• se deseja uniformizar os recalques (por meio de uma fundação associada). 
Quando uma ou as duas condições acima são satisfeitas cm parte da obra, pode-se adotar a sapata associada nesta área c fundações isoladas no restante da obra. Quando são satisfeitas em toda a área da obra (ou por opção do projetista) pode-se adotar o radier. Quando a área total de fundação ultrapassa metade da área da construção, o radier é indicado.
Quanto à forma ou sistema estrutural, os radieis são projetados segundo 4 tipos principais:
• radiers lisos
• radiers com pedestais ou cogumelos
• radiers nervurados
• radiers em caixão
Os tipos estão listados em ordem crescente de rigidez relativa. Há ainda os radiers em abóbadas invertidas, porém pouco comuns no Brasil. As fundações rasas ou diretas são assim denominadas por se apoiarem sobre o solo a uma pequena profundidade, em relação ao solo circundante. De acordo com essa definição, uma fundação direta para um prédio com dois subsolos será considerada rasa, mesmo se apoiando a 7m abaixo do nível da rua. Do ponto de vista estrutural as fundações diretas dividem-se em blocos, sapatas e radier.
2.1.1 Blocos de fundação 
São elementos de apoio construídos de concreto simples e caracterizados por uma altura relativamente grande, necessária para que trabalhem essencialmente à compressão. Normalmente, os blocos assumem a forma de um bloco escalonado, ou pedestal, ou de um tronco de cone (Fig. 2).
 Figura 2: Blocos de fundação
 Fonte: PINI (1998).
Os blocos em tronco de cone, ainda que não reconhecidos como tais são muito usados, constituindo se na realidade em tubulões a céu aberto curtos.
A altura 11 de um bloco é calculada de tal forma que as tensões de tração atuantes no concreto, possam ser absorvidas pelo mesmo, sem necessidade de armar o piso da base.
2.1.2 Sapatas de fundação
As sapatas são elementos de apoio do concreto armado, de menor altura que os blocos, que resistem principalmente por flexão. As sapatas podem assumir praticamente qualquer forma em planta (Fig. 3), sendo as mais freqüentes as sapatas quadradas (B=L), retangulares e corridas (L » B) . Para efeito de cálculos geotécnicos, considera-se como retangular uma sapata em que L < 5B.
 Figura 3: Sapatas Isoladas
 Fonte: PINI (1998).
Além dos tipos fundamentais acima, deve-se também reconhecer as sapatas associadas, as quais são empregadas nos casos em que, devido à proximidade dos pilares, não é possível projetar-se uma sapata isolada para cada pilar. Nestes casos,
Uma única sapata serve de fundação para dois ou mais pilares. No caso de pilares encostados em divisas, ou junto ao alinhamento de uma calçada, não é possível projetar-se uma sapata centrada no pilar, recorrendo então a uma viga de equilíbrio (viga alavanca) a fim de corrigir a excentricidade existente.
2.1.3 Fundação em Radier
Quando todos os pilares de uma estrutura transmitirem as cargas ao solo através de uma única sapata, tem-se o que se denomina uma fundação em radier. Dadas as suas proporções, envolvendo grandes volumes de concreto armado, o radier é uma solução relativamente onerosa e de difícil execução em terrenos urbanos confinados, ocorrendo por isso com pouca freqüência. Um exemplo de radier flexível é dado por Vargas (1953), ao apresentar as características da fundação do edifício do Banco do Brasil no centro da cidade de São Paulo.
2.1.4 Sapata Associada
Quando as cargas estruturais forem muito altas em relação à tensão admissível, poderá ocorrer o caso de não ser possível projetar-se sapatas isoladas para cada pilar, tornando necessário o emprego de uma sapata única para dois ou mais pilares. Neste caso a sapata será centrada no centro de cargas dos pilares, procedendo-se então à escolha das dimensões, de maneira a obter um equilíbrio entre as proporções da viga de rigidez e os balançosda laje.
A sapata associada será evitada, sempre que for possível uma solução com sapatas isoladas, mesmo a custo de se distorcer o formato lógico das sapatas. Via de regra, duas sapatas isoladas serão mais econômicas e mais fáceis de executar do que uma sapata associada.
A medida que a concentração de cargas aumenta, a liberdade de escolha do tipo e dimensões das sapatas diminui. O problema de projeto torna-se então o de se encontrar sapatas de qualquer forma, que caibam dentro da área disponível para a fundação. Sapatas associando três ou mais pilares poderão, então, tornar-se necessárias, respeitando-se sempre a coincidência do CG da sapata com o centro de cargas dos pilares envolvidos.
Figura 4: Sapatas isoladas distorcidas no lugar de uma sapata associada
 Fonte: PINI (1998).
2.2 FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Fundações profundas é um tipo de fundação que tem por objetivo transferir as cargas da estrutura da construção para a camada mais profunda do solo, onde o solo será capaz suportar as forças exercidas pela fundação sobre o solo. Estas fundações podem ser categorizadas em grupos: estacas, caixões e tubulações. Segundo a NBR 6122/1996, a fundação profunda se dá pela carga que é transmitida através da resistência de ponta também conhecida como base e a resistência de fuste, superfície lateral, e deve se levar em conta que a profundidade deve ser maior que o dobro da menor dimensão em planta da fundação.
 Figura 5: Fundação profunda segundo a NBR 6122/1996
 Fonte: PINI (1998).
Estaca — elemento de fundação profunda executado com auxílio dc ferramentas ou equipamentos, execução esta que pode ser por cravação a percussão, prensagem, vibração ou por escavação, ou, ainda, de forma mista, envolvendo mais de um destes processos;
Tubulão — elemento de fundação profunda de forma cilíndrica, em que, pelo menos na sua fase final de execução, há a descida de operário (o tubulão não difere da estaca por suas dimensões mas pelo processo executivo, que envolve a descida de operário);
Caixão — elemento de fundação profunda de forma prismática, concretado na superfície e instalado por escavação interna.
Existe hoje uma variedade muito grande de estacas para fundações. Com certa freqüência, um novo tipo de estaca é introduzido no mercado e a técnica de execução de estacas está em permanente evolução. A execução de estacas é uma atividade especializada da Engenharia, e o projetista precisa conhecer as firmas executoras e seus serviços para projetar fundações dentro das linhas de trabalho destas firmas.
A Tabela 1 abaixo apresenta uma classificação dos tipos mais comuns de estacas, enfatizando o método executivo, no que diz respeito ao seu efeito no solo.
Tabela 1: Classificação dos principais tipos de estacas pelo método executivo
 Fonte: PINI (1998).
Na escolha do tipo de estaca é preciso levar em conta os seguintes aspectos:
1. Esforços nas fundações, procurando distinguir:
• nível das cargas nos pilares;
• ocorrência de outros esforços além dos de compressão (tração e flexão).
2. Características do subsolo, em particular quanto à ocorrência de:
• argilas muito moles, dificultando a execução de estacas de concreto moldadas insitu;
• solos muito resistentes (compactos ou com pedregulhos) que devem ser atravessados, dificultando ou mesmo impedindo a cravação de estacas de concreto pré-moldadas;
• solos com matacões, dificultando ou mesmo impedindo o emprego de estacas cravadas de qualquer tipo:
• nível do lençol d’água elevado, dificultando a execução de estacas de concreto moldadas insitu sem revestimento ou uso de lama;
• aterros recentes (em processo de adensamento) sobre camadas moles, indicando a possibilidade de atrio negativo; neste caso, estacas mais lisas ou com tratamento betuminoso são mais indicadas.
3. Características do local da obra, em particular:
• terrenos acidentados, dificultando o acesso de equipamentos pesados (bate-estacas etc.);
• local com obstrução na altura, como telhados e lajes, dificultando o acesso de equipamentos altos;
• obra muito distante de um grande centro, encarecendo o transporte de equipamento pesado;
• ocorrência de lâmina d'água.
4. Características das construções vizinhas, em particular quanto a:
• tipo e profundidade das fundações;
• existência dos subsolos;
• sensibilidade a vibrações;
• danos já existentes.
Esses são alguns aspectos a considerar. Entretanto, não ha regras para escolha do tipo de estaca, e vale muito a experiência local.
2.2.1 Estacas
As estacas são executadas inteiramente com auxilio de equipamentos, não permiti a descida do operador à camada mais profunda, em todas as suas fases o operador fica na superfície, apenas manuseando o maquinário, as estacas podem ser feitas de vários materiais, como aço, concreto, concreto armado, madeira e também pela junção de mais de um material.
As estacas podem ser caracterizadas por processos de execução, por forma de funcionamento e por forma de carregamento. Dando ênfase na classificação pela forma de execução, pode-se dividir em grupo em dois subgrupos: estacas moldadas in loco e estacas pré-moldadas.
Estacas moldadas in loco, são estacas produzidas ou feitas no local onde será aplicada, entre as estacas in loco, as mais importantes, ou pelo menos, mais executadas são:
· Método Franki: a estaca é armada no solo, usando um tubo de revestimento cravado dinamicamente com ponta fechada por meio de bucha e recuperado ao seu concretada a estaca. A execução da estaca é iniciada pelo posicionamento do tubo de revestimento e formação da bucha. Após apoiar o tubo sobre o terreno, lança-se certa quantidade de brita e areia no seu interior para ser compactada pelo impacto de golpes do pilão e expandir lateralmente aderindo fortemente ao tubo. A seguir o tubo é cravado no terreno pelo impacto de repetidos golpes do pilão na bucha. Depois de cravado retira-se a bucha e inicia-se o processo de alargamento da base e logo se coloca a armação da estaca e a concretagem através do tubo de lançamento sucessivamente, pois a altura do lançamento deve ser pequena, finalização acontece quando a concretagem do fuste se encontra 30 cm acima do arrasamento.
 Figura 6: Etapas de execução das estacas tipo Franki
 Fonte: PINI (1998).
· Tipo broca: e executada através da perfuração feita com um trado e posteriormente a concretagem in loco, sua variação de diâmetro está especificada na tabela abaixo. Suas vantagens são que não produz vibração durante a execução e pode servir de cortina de contenção ara a construção de subsolos.
Quadro 1: cargas usuais e máximas para estacas do tipo broca Fonte: PINI (1998).
 Figura 7: Etapas de execução de uma Broca Manual
 Fonte: PINI (1998).
· Tipo Strauss: a perfuração é feita através de piteira, pode ser feito com revestimento recuperável e posterior a concretagem. É necessário um tripé de aço ou madeira, ligado a um motor, com tubos guias, pilão e sonda, com um tubo que pesa 300kg, no mínimo e com diâmetro um pouco menor do que a do tubo, assim vai batendo a estaca e checando a piteira junto com o SPT. Quando atingir o nível e o SPT desejado inicia-se a concretagem.
 Figura 8: Equipamentos para execução das estacas tipo Strauss
 Fonte: PINI (1998).
· Tipo hélice continua: caracterizada principalmente por ser feita a retirada do trado em conjunto com a injeção do concreto, através da pressão controlada. A perfuração é feita pela hélice e o concreto é inserido pela haste possa preencher todo o espaço perfurado pela hélice, e em terrenos arenosos, a hélice gira lentamente na direção da perfuração. A armadura é feita após a concretagem. 
Figura 8: Fases de execução das estacas do tipo hélice continua
 Fonte: PINI (1998).
Estacas pré-moldadas são estacas que são fincadas no terreno por métodos de prensagem, vibração ou percussão, sendo dividas pelo material utilizado, entre os principais estão: madeira, metal e concreto.
· Madeira: Deve seruma madeira dura e resistente, com o diâmetro podendo variar de 18 a 35 cm. E seu comprimento de 5,0 à 8,0 metros. É importante proteger a cabeça e a ponta da estaca, a cabeça para que não sofra com o impacto do pilão e a ponta pra que atravesse camadas do solos mais resistente. As madeiras mais utilizadas são o eucalipto peroba do campo, aroeira e etc.
· Metálica: Sua principal característica é que consegue suportar grandes cargas, e pode ser utilizados em solos mais resistentes, são rápidas e são menos agressivas do que as de madeiras, porém é importante a atenção na soldagem, para certificar-se de uma boa união.
· Concreto: É muito importante verificar a integridade da estaca antes da escavação, exigem o controle tecnológico e não se recomenda em terrenos com matacões e camadas pedregulhosas. Abaixo segue a tabela da carga de trabalho e a dimensão e a carga máxima suportada:
Quadro 2: Cargas usuais de trabalho para estacas pré-moldadas de concreto
 Fonte: PINI (1998).
2.2.2 Tubulões
Os Tubulões são utilizados geralmente na construção de pontes e viadutos, é necessário estar atento a sua composição química e a do solo, pois é necessária a compatibilidade do material de base com a tensão de projeto adotada, junto com a instabilidade do solo. É indicado este tipo de fundação para cargas elevadas, mais de 3.000 kN, e com presença de lençol freático e risco de desabamento. São feitos in loco, é feito primeiramente o encamisamento do fuste com anéis de concreto ou tubos de aço. Pode ou não ter escoramento, é feito com ar comprimido e revestido metálico ou de concreto. Seja qual for a tecnologia (in loco ou a ar comprimido), os tubulões permitem a inspeção do solo ou da rocha na fundação, na cota de abertura de base. De acordo com o diretor técnico da GeoCompany, Roberto Kochen, a utilização do sistema é uma vantagem em relação a elementos de fundação profunda em que o controle é apenas indireto, como, por exemplo, as estacas pré-moldadas.
 Figura 9: Composição de um tubulão
 Fonte: PINI (1998).
2.2.3 Caixões
São denominados peças de seção quadrada, ou mesmo retangular, que têm as paredes laterais pré-moldadas. A descida ou implantação destes elementos no subsolo se faz com a escavação do solo, na pane interna, até que se atinja a profundidade adequada para seu apoio. Para White (1962), caixão é uma estrutura, em forma de um paralelepípedo, que é mergulhada a partir da superfície do solo ou água, até atingir a profundidade desejada.
Entre os caixões dois se destacam o tipo aberto, que tem formato xadrez, e são construídos na superfície ou apenas parcialmente, e são afundado conforme a escavação.
 Figura 10: Composição de um tubulão
 Fonte: PINI (1998).
E o tipo fechado, que são fechados na base e são usados exclusivamente nas obras marinhas, onde são rebocados e depois afundados no local da fundação.
2.3 FUNDAÇÕES MISTAS
São fundações mistas aquelas que associam fundações superficiais e profundas.
Sapatas sobre estacas — associação de sapata com uma estaca (chamada de "estaca T" ou "estapata", dependendo se há contato entre a estaca e a sapata ou não);
Radiers estaqueados — radiers sobre estacas (ou tubulões), que transfere parte das cargas que recebe por tensões de contato em sua base e parte por atrito lateral e carga de ponta das estacas.
Figura 11: Alguns tipos de fundação mista: (a) estaca ligada a sapata (estaca T), (b) estaca abaixo de sapata (estapata), (c) radier sobre estacas e (d) radier sobro tubulões.
 Fonte: PINI (1998).
3 CONCLUSÃO
É evidente a importância de uma fundação, indispensável à própria existência de qualquer tipo de obra de engenharia, como também responsável pela garantia de suas condições de estabilidade, da conservação de sua estética, como até da manutenção de sua funcionalidade. Os requisitos básicos a serem satisfeitos por uma fundação são: apresentar segurança à ruptura suficiente seja do terreno sobre o qual se apoia a superestrutura, como também do material que constitui o elemento de fundação; conduzir a valores de deformações (recalques ou mesmo deslocamentos horizontais) compatíveis à superestrutura projetada; não oferecer riscos de segurança às fundações de estruturas vizinhas e atender aos aspectos econômicos.
REFERÊNCIAS
AUTORES, Vários. Fundações: Teoria e Prática. 2 ed. São Paulo: Pini, 1998.
INFRAESTRUTURA URBANA. Fundações e contenções. Disponível em: < http://infraestruturaurbana17.pini.com.br/solucoes-tecnicas/23/terra-. aspx >. Acesso em: 26 nov. 2018.