Cópia de APS Fundações Profundas Pt 1

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UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - ICET
CURSO DE ENGENHARIA
Nomes:		 	RA:		Turma:
Annika Caroline N. Ozéas	 N876CJ9	EC5Q42
Davi Alexandre Alves Leite	 C50GAI1	EC6S42
Fabiana Dias Cardoso		 C53EBA7	EC6R42
Igor Rodrigues Silva C53EBA7	EC6R42
Igor da Silva Cardoso C53EBA7	EC6R42
Jennifer Lorraine C. Oliveira	C69BDA0	EC8P42
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
GOIÂNIA
2019
UNIP - UNIVERSIDADE PAULISTA
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA - ICET
CURSO DE ENGENHARIA
FUNDAÇÕES PROFUNDAS
Trabalho ministrado para obtenção de nota referente Atividades Práticas Supervisionadas (APS) para a disciplina de Fundações Profundas, do curso de Engenharia Civil da Universidade Paulista – UNIP.
					
					 Orientador(a): Thiago Lopes dos Santos
GOIÂNIA
2019
RESUMO
São as fundações executadas em camada mais profunda do solo, e na maioria das vezes é realizada com auxílio de equipamentos de escavação e cravação. São utilizadas em projetos que precisam da transmissão de cargas maiores ao terreno e quando as camadas do solo são fracas ou pobres. A carga proveniente da superestrutura é transmitida para a fundação por meio da resistência de ponta (base), pela resistência de fuste (lateral) ou por ambas.
1 INTRODUÇÃO
As fundações profundas são utilizadas em solos superficiais que não apresentam capacidade de suportar cargas elevadas, ou então estão sujeitas ao processo erosivos, e quando futuramente poderá ocorrer uma escavação nas proximidades da obra.
Segundo a NBR 6122/1996, fundação profunda é um elemento de fundação que transmite a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, e que está assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3 m, salvo justificativa. Neste tipo de fundação incluem-se as estacas, os tubulões e os caixões.
A Estaca é um elemento de fundação profunda que segundo NBR 6122/1996, é executado inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer fase de sua execução, haja descida de operário.
O Tubulão é cilíndrico, em pelo menos uma das suas etapas final de execução é necessário a descida de um operário. Pode ser de ar comprimido ou a céu aberto.
Caixão tem sua forma prismática e instalado por escavação interna e concretado em sua superfície, sua instalação pode ser ou não de ar comprimido e ter ou não sua base alargada. 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Será abordado nesse tópico a definição de fundação, os tipos de fundações, elementos que compõem uma fundação, definição de sondagem, tipos de sondagem, recalque em fundações e os tipos de recalques.
2.1 Sondagens 
Sondagem é um método direto, utilizado para a coleta de informações do solo e avaliações da capacidade de suporte para obras. Ela consiste em analisar de forma prática e consistente um determinado terreno, analisando amostras reais do solo, nível do lençol freático do subsolo, perfil geotécnico, resistência do solo, entre outros (Naresi, et al., 2016).
Com a utilização da sondagem, obtêm-se conhecimento das características do solo a ser estudado, o que permite aos profissionais um maior embasamento nas decisões a serem empregadas na execução das fundações, projeto estrutural e geométrico da obra. Os ensaios de sondagens devem ser realizados em todos os tipos de obras, para assim garantir a segurança e economia da obra.
As sondagens podem ser classificadas em diretas (verificadas a olho nu), semidiretas (com amostras coletadas) e indiretas (identificadas através de ensaios, prova de carga, entre outros). Os tipos podem ser: trado, SPT, rotativa, mista, entre outras (Naresi, et al., 2016).
A sondagem a trado tem como objetivo, obter o perfil estratigráfico do solo em profundidade curta, possibilitando a identificação dos horizontes do solo e coletando as amostras de para ensaios em laboratório.    
	Essa sondagem é dividida em dois tipos: a mecânica e a manual, conforme representado na figura 1. Ambas têm suas vantagens e desvantagens. Esse tipo de sondagem pode ser considerado como um método geológica-geotécnica que utiliza a ferramenta de trado constituído por um amostrador e lâminas cortantes, que pode ter a forma helicoidal ou convexa (Naresi, et al., 2016). A figura 1 mostra a execução de uma sondagem de trado manual.
Figura 1 – Execução sondagem a trado
Fonte: Daldegan, 2016.
	A sondagem SPT (Standart Penetration Test) é uma das mais utilizadas por apresentar diversas vantagens e um preço bem acessível. Ela tem como objetivo obter indícios de resistência e penetração do solo.
	A resistência do solo é obtida através do número de golpes (feito por um peso já conhecido) que são necessários para cravar um amostrador padrão no solo definido na norma (ABNT NBR- 6484:2001). As amostras coletadas a cada momento, permite a análise das distintas camadas do subsolo.   
	Além do grande número de informações obtidas, a sondagem SPT proporciona o alcance de maiores profundidades, praticidade e um bom custo benefício (Pereira , 2018). A figura 2 demonstra os equipamentos utilizados nesta sondagem.
A sondagem rotativa ou mista é adequada para a investigação geotécnica do solo em que o SPT é impenetrável. Ela recebe o nome de sondagem mista quando executada com o SPT. Neste caso ele é utilizado nas camadas superiores, em seguida é utilizado a sondagem rotativa.
Para realizar a perfuração deste tipo de sondagem utiliza-se de um barrilete com uma coroa diamantada, onde ele é pressionado e rotacionado contra o solo perfurado.
Figura 2 – Equipamentos usados para cravar um amostrador
Fonte: Pereira, 2018.
		Comparando-se o custo para esse tipo de sondagem com um SPT convencional, percebe-se um valor relativamente maior, contudo é de muita importância esse serviço para a execução de grandes obras, onde as fundações serão escoradas no solo rochoso (Lima, 2017). A figura 3 demonstra o processo de sondagem rotativa.
Figura 3 – Equipamentos utilizados para realizar a sondagem rotativa
 
 Fonte: Lima, 2017
2.2 Fundações 
	As fundações são elementos estruturais que recebem as cargas da superestrutura de uma edificação e transmite ao solo, de forma segura 	para que não ocorram patologias como trincas, fissuras e rachaduras. Por isso a decisão pelo tipo de fundação requer o conhecimento de profissionais ou engenheiros capacitados.
 As fundações podem ser divididas em dois grupos: Fundações superficiais (direta ou rasa) e fundações profundas.
2.2.1 Fundações Superficiais 
Segundo Yopanan Conrado Pereira, 1949, as fundações superficiais são aquelas em que as cargas da edificação (Superestrutura) são transmitidas ao solo logo nas primeiras camadas. Para isso ocorrer é necessário que o solo, logo nessas primeiras camadas, tenha resistência suficiente para suportar as cargas. A decisão pelo tipo de fundação requer o conhecimento do solo, propiciado pela sondagem, para efeito prático, considera-se técnica e economicamente adequado o uso de fundação direta quando o número de golpes SPT for maior ou igual a 08 e a profundidade máxima não ultrapassar 2 metros.
Exemplo dos tipos de fundações Superficiais são os blocos, radiers e sapatas (isoladas, Associadas e corridas) e vigas de fundação.
Os blocos são elemento de fundação superficial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto sem necessidade de armadura (NBR 6122/1996).
As vantagens da fundação com blocos são muitas, entre elas o seu menor custo, sua resistência comparada a outros elementos estruturais, menor desperdício. E por ser uma fundação não armada, a uma grande economia na sua execução pela não necessidade da compra de aço e seu menor gasto com revestimento (Pereira , 2018). A figura 4 representa um projeto de bloco de fundação.
Figura 4 – Esquema bloco de fundação
Fonte: Pereira, 2016.
As Sapatas são feitas de concreto armado, sendo a armadura que irá suportar as tensõesatuantes e não o concreto, podendo ter sua base quadrada, retangular ou trapezoidal. Assim segundo a NBR 6122 (item 3.2) “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”.
Os tipos de sapatas existentes são: sapata isolada, sapata corrida, sapata associada e sapata alavancada.
As sapatas isoladas podem ter o formato circular, quadrado e retangular, por ser uma das mais simples é um dos tipos de fundações mais comum em obras, suportando apenas a carga de um pilar. A figura 5 apresenta o exemplo de sapatas isoladas.
Figura 5 – Sapatas isoladas
Fonte: Pereira, 2016.
Sendo uma fundação rasa a sapata corrida geralmente dispensa o uso de maquinas para sua escavação, sendo na maioria das vezes feita a mão. Sendo usada para elementos com cargas distribuídas como muro de divisa e de arrimo, paredes. Como está NBR 6122 (3.6), sapata corrida é aquela “sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares ao longo de um mesmo alinhamento.” A figura 6 representa uma sapata corrida.
Quando duas sapatas isoladas ficam muito próximas uma da outra, sendo na maioria das vezes por falta de espaço, usa-se a sapata associada. Podendo receber as cargas de dois ou mais pilares, sendo esses próximos, fazendo com as bases das sapatas possa influenciar uma a outra estruturalmente ou ficarem sobrepostas. Segundo (Rebello, 2008), quando isso acontecer coloca-se os pilares em cima de apenas uma sapata, o centro de carga do pilar deve coincidir com o centro de gravidade da sapata, para que a tensão distribuída nos solos seja uniforme. A figura 7 representa uma sapata associada.
Figura 6 – Sapata corrida
Fonte: Pereira, 2016.
Figura 7 – Sapata associada
Fonte: Pereira, 2016.
Utiliza-se a sapata alavancada quando o pilar está próximo a algum obstáculo, fazendo com que o centro de gravidade do pilar não coincida com a base da sapata assim colocando uma viga entre duas sapatas para suportar o momento fletor. 
Para ser feita a sapata deve-se seguir de acordo com o projeto, mais antes deve colocar uma camada de no mínimo 5 cm nas laterais da escavação que foi feita no terreno para a proteção da armadura contra a umidade do solo. A figura 8 representa uma sapata alavancada.
Figura 8 – Sapata alavancada
Fonte: Pereira, 2016.
As sapatas têm o método de execução mais simples e econômico, e são indicadas em regiões com solo estável e com alta resistência superficial. O Consumo de concreto e a escavação costumam ser moderado caso sejam bem projetadas, e suportam cargas elevadas, se comparadas com outros tipos de fundação superficial assumem várias formas geométricas facilitando que os pilares em formato não convencionais sejam bem apoiados (Nakamura, 2008).
As vantagens da sapata em uma construção é o baixo custo, sua execução é rápida e não se utiliza equipamentos e ferramentas especiais. Para a utilização da sapata deve-se levar em consideração o tipo do solo e o tipo de estrutura que será utilizada.
Os Radiers ou Lajes Radiers, são basicamente lajes de concreto no qual está em contato diretamente com o solo e recebe toda carga das paredes e pilares e descarrega toda essa carga sob sua extensão no solo. É definido também pela NBR 6122/1996 como “Elemento de fundação superficial que abrange todos os pilares da obra ou carregamentos distribuídos (por exemplo: tanques, depósitos, silos, etc.)”. São utilizadas normalmente em obras de pequeno porte, como casas, prédios de até 12 andares e sobrados, é um tipo de elemento de fundação superficial no qual é uma placa rígida em que recebe e transfere toda carga uniformemente ao solo, suas vantagens são o baixo custo, rápida execução e redução da mão de obra (Schmidtke, et al., 2017). A figura 9 mostra um exemplo de como são as fundações radier.
Figura 9 – Fundação em radier
Fonte: Gravante, 2016.
2.2.2 Fundações Profundas
Fundações Profundas são as fundações executadas em camada mais profunda do solo, e na maioria das vezes é realizada com auxílio de equipamentos de escavação e cravação. São utilizadas em projetos que precisam da transmissão de cargas maiores ao terreno e quando as camadas do solo são fracas ou pobres (Resende & Martins, 2014).
São elementos de fundação profunda, as Estacas, Tubulões e Caixão.
As Estacas têm-se sua execução apenas por equipamentos e ferramentas, não sendo necessária a descida de um operário em seu interior em nenhuma fase, podem ser feitas de madeira, concreto pré-moldado, aço ou misto (Resende & Martins, 2014).
São indicadas em solos com pouca resistência, onde há necessidade de escavação até conseguir atingir um solo firme para a execução das fundações. Geralmente essas estacas possuem mais de 3 metros de profundidade. As cargas são transmitidas ao solo por atrito lateral, e as escavações são realizadas a trado manual ou mecânico, conhecido como broca.
É de uso recorrente em fundações as estacas pré-moldadas, podendo ser constituídas de diversos materiais como aço, concreto e madeira tendo assim suas vantagens e desvantagens de acordo com as necessidades do solo. Podem ser executadas através de perfuração, cravação e vibração. Possuem boa capacidade de carga e boa resistência de esforços de flexão e cisalhamento. Porém geram grande vibração no solo durante a sua cravação que deve ser realizada com um martelo de material elástico para não danificar a cabeça da estaca. Não ultrapassa camadas de solos resistentes. Por serem de concreto armado ou protendido, têm alto peso próprio limitando as seções e comprimentos em função do transporte e cortes e emendas são de difíceis execuções (Pereira, 2018).
Figura 10 - Estacas Pré-Moldada
Fonte: Foa, 2015.
	De acordo com a NBR 6122/2010 as estacas metálicas podem ser por perfis laminados ou soldados, tubos de chapas dobradas, tubo sem costura e trilhos. Se as estacas metálicas forem cravadas totalmente no solo não há necessidade de serem tratadas, entretanto se forem realizadas em obras marítimas e metrô devem receber tratamento específico. As estacas metálicas apresentam pouca vibração durante sua escavação e podem chegar a grandes profundidades (Pereira , 2018). A figura 11 apresenta estacas metálicas cravadas ao solo. 
Figura 11 - Estacas Metálica
Fonte: Grupoae, 2019.
	A estaca Franki é uma fundação que pode atingir camadas mais profundas e possuem uma boa capacidade de carga. A sua execução ocorre por meio de um tubo de ponta fechada que é auxiliado por um bate-estacas. À medida que a remoção do tubo é feita a armadura e o concreto é introduzido. A desvantagem desse modelo de fundação é o seu alto custo e tempo de execução (Pereira, 2016). A figura 12 a seguir representa a execução da estaca Franki.
Figura 12 - Processo executivo da Estaca Franki
Fonte: Beneventi,2014.
	Há uma categoria de estacas chamadas de estaca sem deslocamento ou escavadas, segundo (Craig & Knappett, 2014),  elas são executadas com a remoção ou perfuração do solo, formando o fuste, que será preenchido com concreto para formar a estaca. Na execução do furo pode haver a necessidade de se fazer o revestimento do furo, com algum fluido de perfuração a fim de que não ocorra desmoronamento até que seja preenchido de concreto.
As escavações desse tipo de estacas são rotativas, ou seja, não há vibrações no solo ou problemas sonoros para os moradores nas proximidades. Elas conseguem suportar grandes cargas e atingem grandes profundidades mesmo podendo ser executadas em solos úmidos com o uso de revestimento de camisa metálica (Craig & Knappett, 2014).
As estacas trado são executadas utilizando torque. Com o enchimento do trado e após a cota de assentamento ser atingida faz-se a retirada do solo. Realiza-se a limpeza do furo da fundação, coloca-se brita no fundo e então é realizada a concretagem, sendo um concreto de auto adensamento. Esta estaca atinge grandes profundidades podendo ultrapassar várias camadas de solo. O equipamento utilizado em sua escavação soma coma qualidade da coleta de dados da amostra dos solos. Possuem grande resistência, porém não possuem uma capacidade de carga elevada e é realizada em solos coesos e acima do nível da água (Pereira, 2018).
As estacas de hélice contínua são executadas em terrenos planos, apesar do seu custo elevado pela alta tecnologia requerida nos equipamentos, ela não exerce vibrações no solo. A haste tem sua forma tubular e apresenta uma hélice que por meio de torque é inserida ao solo e seu monitoramento é eletrônico, onde pode-se acompanhar todas as etapas que estão sendo executadas e a profundidade que está sendo alcançada. As hélices contínuas alcançam grandes profundidades e atravessam várias camadas do solo não havendo a necessidade de água ou lama no processo de cravação (Naresi, 2016).
A estaca raiz tem sua escavação realizada com máquina que rotaciona com água, podendo também ser executada com ar comprimido ou lama bentonítica. A sua utilização pode ser empregada em qualquer tipo de solos: rochosos, concentrados, planos e etc., além de poder ser executada em locais de pequeno espaço e difícil acesso. A execução desse tipo de estaca consome um grande volume de água, causando um certo desperdício, havendo também um elevado consumo de cimento e ferragens. A vantagem de sua utilização é a é a baixa vibração dos equipamentos, entretanto o seu custo de execução é elevado, em comparação com os outros tipos de fundações (Giribola, 2015).
Tubulões são elementos de fundação, tem forma cilíndrica e em sua base possui uma área maior, podendo ser ou não revestido. É constituído de materiais como aço ou concreto. A NBR 6122/1996 exige que a base do tubulão não seja maior que dois metros. Existem tubulões a céu aberto e ar comprimido (Velloso & Lopes, 2002).	
Os tubulões a céu aberto são feitos em um espaço aberto no terreno concentrado, dotado de uma base alargada. A execução é feita acima do lençol freático, que pode prescindir de suporte para as paredes, ou abaixo do lençol freático em solo muito argiloso, em que o fluxo de água para a escavação é muito pequena e não comprometem nem o trabalho nem a estabilidade da escavação (Velloso & Lopes, 2002).
Os tubulões a ar comprimido possui uma necessidade de ser revestido por uma camada de concreto ou aço para serem escavado. Para a sua execução de forma segura, deve-se sempre analisar a relação de compressão ou descompressão. A concretagem e o revestimento metálico deve ser realizado sobre a superfície do terreno, verificando sempre o prumo e o alinhamento da camisa. Deve-se ter cautela com o processo de introdução dos revestimentos de concreto, pois eles só devem ser inseridos após o concreto atingir a sua resistência para suportar uma escavação. (Velloso & Lopes, 2002).
As fundações mistas podem combinar soluções de fundações superficiais e profundas, onde nota-se à estaca T.
	As estacas pré-moldadas podem ser realizadas de concreto armado ou protendido, onde sua concretagem pode ser de forma vertical ou horizontal. Elas são muito utilizadas para a construção de muros de arrimo, canais, entre outros, pois possui uma grande resistência a esforços de flexo-compressão.