docsity-fundacoes-de-construcao-civil-sao-estruturas-realizadas-em-obras-com-a-finalidade-de-transmitir-as-cargas-de-uma-edificacao-para-uma-camada-resistente-do-solo

Prévia do material em texto

Fundações de Construção Civil
são estruturas realizadas em
obras com a finalidade de
transmitir as cargas de uma
edificação para uma camada
resistente do solo.
Mecânica dos Solos
Universidade Católica de Petrópolis (UCP)
32 pag.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
É a parte de uma estrutura que transmite ao terreno subjacente a carga da obra [Caputo]
Cálculo das cargas: Estimativa preliminar para um edifício convencional de concreto armado:
carga distribuída p = 1,2 t/m2/andar, ou seja, os pilares receberiam cargas iguais a P = n.p.A,
com n andares e A a área de influência de cada pilar.
Escolha do tipo de fundação:
a) as cargas da estrutura devem ser transmitidas às camadas de terreno capazes de 
suportá-las sem ruptura;
b) as deformações das camadas de solo subjacentes às fundações devem ser compatíveis 
com a estrutura;
c) a execução das fundações não deve causar danos às estruturas vizinhas;
d) ao lado do aspecto técnico, a escolha do tipo de fundação deve atentar também para o 
aspecto econômico. 
FUNDAÇÕES
Segue-se, finalmente, o detalhamento e dimensionamento das fundações.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
O Terreno de Fundação:
Rochas: materiais consolidados, duros e compactos, podendo ser 
magmáticas, sedimentares e
metamórficas;
Blocos de rocha, matacões e pedras;
Rochas alteradas: geralmente acima ou ao lado das rochas 
firmes, se comportando como
rochas, mas com vestígios de alteração;
Solos: materiais que se originam da meteorização das rochas pela
ação de agentes do intemperismo. Se permanecem no
local de origem são solos residuais. Se sofrem a ação
de agentes transpotadores são os solos sedimentares. Se
forem de origem orgânica são os solos de origem orgânica.
a) Pedregulhos (76 mm ≥ d ≥ 4,8 mm)
b) Areias (4,8 mm ≥ d ≥ 0,05 mm). Podem 
ser grossas, médias e finas; quanto à com-
pacidade: fofas, medianamente compactas
e compactas; tem elevado ângulo de atrito 
interno φ
FUNDAÇÕES
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
c) Siltes (0,05 mm ≥ d ≥ 0,005 mm);
d) Argilas (d ≤ 0,005 mm); Podem ser muito 
moles, moles, médias, rijas e duras.
e) Bentonitas: argilas ultrafinas;
FUNDAÇÕES
f) Turfas: solos com grande porcentagem de 
partículas fibrilares de material carbonoso, ao 
lado de matéria orgânica no estado coloidal
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Estratificação dos terrenos:
FUNDAÇÕES
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Nível ou níveis dos lençóis freáticos:
FUNDAÇÕES
Aquíferos independentes
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Fundações Superficiais:
Fundação Isolada: suporta apenas a carga de um pilar. Pode ser Bloco ou Sapata.
Pressão transmitida ao terreno: p = P/S, onde P é a carga do pilar e S a área da base.
Blocos Sapatas
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Fundações Superficiais:
Fundação excêntrica: a resultante das cargas 
aplicadas não passa pelo centro de gravidade 
da base.
I
BM
LB
P
p
.2
.
.
±=
Se a excentricidade da carga:
P
M
e =
então: 




 ±=
B
e
LB
P
p
.6
1.
.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Fundação corrida: transmite a carga de um muro, de uma parede ou de uma fila de pilares.
Sapatas corridas
Vigas de fundação
Radier constituído por laje de 
concreto armado; é flexível
Radier constituído por laje e 
viga; é rígido
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Fundações Profundas:
Estacas de sustentação: peças alongadas cilíndricas ou prismáticas, que se cravam ou se con-
feccionam no solo com o fim de transmitir as cargas da estrutura a uma camada mais profunda
e resistente.
Tubulões: fundações de forma cilíndrica, com base alargada ou não, destinados a transmitir as 
cargas da estrutura a uma camada de solo ou substrato rochoso de alta resistência e grande 
profundidade. Os caixões são de seção retangular e de volumes muito maiores que os tubulões. 
Os tubulões podem ser abertos ou pneumáticos, sendo que os caixões ainda podem ser 
flutuantes 
Estacas 
Tubulões e caixões
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Outros Tipos de Fundações:
a) Fundação Flutuante: a escavação de um volume de solo é o mesmo do peso equivalente
ao da construção, mantendo, no terreno, o primitivo estado de pressões. Reduz os 
recalques em solos muito compressíveis.
b) Fundação sobre aterro compactado: É a remoção do solo pouco resistente, o qual, a seguir, 
é redepositado em camadas e convenientemente compactado. Trata-se de um recurso e 
não de um tipo de fundação, podendo ser vantajoso em alguns casos.
c) Fundação em blocos arrumados: Aplica-se especialmente para fundações em obras
marítimas (molhes e cais). Os blocos de pedra ou concreto são colocados no local da
fundação por meio de equipamentos flutuantes. 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
d) Fundação em Concreto Submerso: É um processo de concretagem sob a
água, evitando os esgotamentos, podendo ser uma solução econômica ao 
problema de fundações abaixo do nível d’água. Opera-se dentro de um recinto contínuo de 
estacas-prancha ou caixão sem fundo. A água não pode ter substâncias que impeçam o 
processo de pega e aderência do cimento ao agregado.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
d) Fundação por Congelamento do terreno: Somente empregado em casos difíceis de 
fundações em solos moles e/ou saturados com água. É muito oneroso pois necessita de uma 
central de refrigeração.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Efeito da Subpressão:
Em fundações abaixo do nível d’água, o empuxo deve sempre ser considerado, de valor gggga.ha,
sendo ha altura do lençol d’água acima da cota de fundação.
Fundações sobre Maciços Inclinados:
As fundações devem se situar em planos horizontais, não 
necessariamente no mesmo nível, quando se tem maciços 
rochosos ou terrosos inclinados,
Locação de Fundações Adjacentes:
Deve-se fazer uma análise de distribuição de 
pressões, capacidade de carga e recalques 
para minimizar os efeitos da construção de 
uma fundação ao lado de outra já existente. 
Uma regra empírica é mostrada ao lado, 
onde b é a largura da maislarga das sapatas.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Escolha do
tipo de 
Fundação
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
CAPACIDADE DE CARGA DOS SOLOS
Quando se aplica uma carga no solo, este se deforma e a fundação recalca. Quanto 
maior a carga, maior o recalque.
Uma das curvas mostra nitidamente a pressão de ruptura pr que, sendo atingida, teremos 
a ruptura generaliza. A outra curva não evidencia esta pressão; esta será arbitrada (p’r) 
em função de um recalque máximo (r’), e neste caso, teremos a ruptura localizada.
Atingida a ruptura, o terreno se desloca, arrastando consigo a fundação. O solo passa do 
estado elástico para o estado plástico e a superfície de deslizamento ABC é devido à oco-
rrência de tensões de cisalhamento maiores do que a resistência ao cisalhamento do solo. 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
CAPACIDADE DE CARGA DOS SOLOS
A pressão de ruptura ou capacidade de carga de um solo é a pressão pr , que
Aplicada ao solo causa sua ruptura [Caputo]. 
Coeficientes de Segurança:
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Fórmula de Rankine:
24
..
2
45.. pr Khtghp γ
ϕγ =




 += Pressão-limite de ruptura de Rankine
Solo não coesivo:
Solo coesivo:
( )1... 22 −+= ppr K
tg
c
Khp
ϕ
γ Se φ = 0
o: chpr 4. += γ
Estado Ativo
Estado Passivo
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Fórmula de Terzaghi:
Fatores de Capacidade de Carga:
Após a ruptura, desenvol-
vem-se no terreno de fun-
dação três zonas: I, II e III
qcr NhNbNcp ..... γγ γ ++=












−





 +
= 1
2
45cos.2
.cot
2
2
ϕ
ϕ agN c





 +
=
2
45cos.2
2
2
ϕ
a
N q






−= 1
cos
.
2
1
2 ϕ
γ
γ
pK
tgN
ϕϕπ tg
ea
.
24
3





 −
=
sendo:





 +=
2
45
2 ϕ
γ tgK p
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&utm_medium=document&utm_campaign=watermark
Fórmula de Terzaghi
A fórmula anterior é para fundações corridas:
qcr NhNbNcp ..... γγ γ ++=
Para fundações de base quadrada de lado 2b: qcrb NhNbNcp .....8,0..3,1 γγ γ ++=
Para fundações de base circular de raio r:
qcrr NhNrNcp .....6,0..3,1 γγ γ ++=
Para fundações de base retangular (b<a): qcrg NhNbNcp ....45,0..1,1 γγ γ ++=
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
Fórmula de Terzagui:
As fórmulas empíricas apresentadas referem-se a ruptura generalizada. 
Quando se tem ruptura localizada, os fatores a usar serão Nc’, Nγ’ e Nq’, 
adotando-se φ’ dado por e Os valores de N’. são 
obtidos entrando-se com φ’ nas linhas cheias ou com φ nas linhas tracejadas.
ϕϕ tgtg .
3
2
'= cc .
3
2
'=
para solos coesivos, com φ = 0o:
hcpr ..7,5 γ+=
para areias (c = 0o):
qr NhNbp .... 21 γγ γ +=
Abaixo do nível d’água, usar o
peso específico do solo submerso
Fórmulas de Skempton (para fundações corridas de comprimento L e largura 2b) :





 +




 +=
b
h
L
b
N c
.10
1
.2
5 Para fundações quadradas e circulares : Nc= 9
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
Norma Alemã DIN 4 017:
γγγγ NbsNhsNcsp qqccr ....
2
1
..... ++=
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
Influência de ffff na extensão e profundidade da superfície de deslizamento:
Carga vertical excêntrica:













 −+




 −+




 −= γγγ Nb
b
e
Nh
b
e
Nc
b
e
bP qcr ..
.2
1..
2
1
...
.2
1..
.2
1.
2
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
Carga vertical duplamente excêntrica:
rr pbaP '.'.=
Carga inclinada:
Sendo aaaa o ângulo da carga com a vertical, os fatores 
Ngggg, Nc e Nq devem ser multiplicados por:
2
1 




 −=
ϕ
α
γi e
2
90
1 




 −=−
oqc
ii
α
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
INFLUÊNCIA DA POSIÇÃO DO LENÇOL FREÁTICO NO 
CÁLCULO DA CAPACIDADE DE CARGA 
Cálculo da tensão efetiva (q) na cota de assentamento da fundação, considerando a 
altura do nível d’água nesta cota e os parâmetros do solo no estado seco e 
saturado: 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
MÉTODOS EMPÍRICOS 
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
Fundações Superfíciais
Blocos:
1
,
−
=
β
βσ tg
p
máxt
lb
P
p
.
=
l = comprimento do bloco
1+=
t
ptg
σβ
β
Não há necessidade de 
armar um bloco se:
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
Fundações Profundas
Capacidade de Carga: ab PPP +=
Resistência da base:
rrb prP ..
2π=
qcrr NhNbNcp ..... γγ γ ++=
sendo prr dado pela fórmula de Terzaghi:
Parcela do atrito: fhrPa ....2 π= onde f é o coeficiente de atrito entre o solo e a fundação 
ou de Meyerhof: ( ) ccqcr dsNhNcp ...... γ+=
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
CRAVAÇÃO DAS ESTACAS
Novas técnicas
Para cravação temos os bate-estacas hidráulicos (ao lado), os martelos Diesel e 
os martelos vibratórios. Para perfuração, temos a “crane attachment” que é 
uma perfuratriz acoplada a um guindaste.
bate-estacas hidráulicos 
Martelo Diesel
Perfuratriz
Bate-estaca acoplado a um guindaste
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
CRAVAÇÃO DAS ESTACAS
Cravação utilizando macaco hidráulico
É o processo utilizado para as estacas MEGA.
Escavação prévia dos furos das estacas
Especialmente em terrenos argilosos, torna-se necessário, às vezes, pré-escavar o furo das estacas, não só para eliminar as 
vibrações, como para evitar um levantamento do terreno, o que tenderia a descalçar a ponta das estacas ou denificá-las por 
tração. Essa escavação poderá ser feita por meio de trado-escavadeira ou máquinas perfuratrizes.
Capacete de cravação
Para evitar a destruição das cabeças das estacas durante a cravação. Consistem, em geral, de um anel fundido contendo 
um bloco de madeira dura, que recebe diretamenteo golpe do martelo e o transmite à estaca. Reduz o rendimento da 
cravação, mas permite alturas de queda e pesos do martelo maiores. Quando as cabeças das estacas ficam abaixo da 
superfície do terreno ou do nível d’água, a cravação é feita por um suplemento, que é um elemento de madeira colocado 
entre o pilão e a estaca.
Injeção de água 
A cravação é feita por meio de jatos d’água, no terreno, junto à ponta da estaca. O jato d’água atinge a ponta da estaca por
meio de um tubo que desce pelo seu interior ou então ao seu lado (geralmente dois, em faces opostas da estaca). Conforme 
a natureza do terreno, a quantidade de água variará de 200 a 1000 litros por minuto e a pressão variará de 4 até 14 kg/cm2. 
Nas proximidades da profundidade desejada, suspende-se o jato d’água e crava-se a estaca até obter a nega satisfatória.
Emendas e soldas de estacas
O problema da emenda em estacas de madeira ou em estacas de madeira e concreto, bem como o da solda de estacas 
metálicas, um e outro necessários em alguns casos, requerem sempre cuidaados especiais para prevenir possíveis 
insucessos.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
CAPACIDADE DE CARGA DAS ESTACAS
ap RRR +=Atrito Negativo :
( )
21 aap
RRRR −−=
Eficiência:
( ) ( )
mn
nmmn
E
90
11
.1
−+−−= θ
m = número de filas de estacas
n = número de estacas em cada fila
θ = arc tg d/s
d = diâmetro
s = espaçamento de centro a
centro das estacas
( ) BANcfBALR cug ....3,12 ++=
Rg = capacidade de carga;
L = comprimento da estaca em um terreno capaz de oferecer resistência ao atrito;
A e B = largura e comprimento do grupo de estacas, respectivamente;
Cu = resistência ao cisalhamento em ensaio não drenado;
Nc = Fator de capacidade de carga;
f = aderência nas paredes do “bloco” que rompe.
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
Fórmulas Dinâmicas: ZeRhP += ..
P = peso do martelo
h = altura de queda
R = resistência oferecida pelo terreno à pe-
netração da estaca
e = nega
Z = soma das perdas de energia durante a
cravação (compressão do terreno, da 
estaca, do capacete, etc.)
Fórmula de Brix:
HIPÓTESES SIMPLIFICADORAS:
a) despreza-se a elasticidade que possam apresentar a estaca e o martelo;
b) admite-se que, logo após o choque, o martelo separe-se da estaca para efetuar o segundo 
golpe, não continuando o seu peso a auxiliar a penetração da estaca. 
2
..
2u
g
Q
eR =
R = resultante das forças exercidas pelo solo
e = penetração da estaca para um golpe do martelo
Q = peso da estaca
g = aceleração da gravidade
u = velocidade comum dos dois corpos supostos inelástico – martelo e estaca – no
instante do choque
Teoria do choque:
21
2211
..
mm
vmvm
u
+
+= ( ) eQP
QhP
R
.
2
2
+
=Fórmula de Brix:
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark
REFORÇO DE FUNDAÇÕES
Processos Usuais de Reforço
Document shared on www.docsity.com
Downloaded by: andherson-copque (andhersoncopque@yahoo.com)
https://www.docsity.com/?utm_source=docsity&amp;utm_medium=document&amp;utm_campaign=watermark