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CENTRO UNIVERSITÁRIO MAURÍCIO DE NASSAU CURSO DE GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA CIVIL LARISSA ANDRADE DOS SANTOS FUNDAÇÕES TIPO RADIER RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO II SALVADOR 2020 2 LARISSA ANDRADE DOS SANTOS FUNDAÇÕES TIPO RADIER Relatório apresentado ao Curso de Graduação de Engenharia Civil do Centro Universitário Maurício de Nassau do estado da Bahia, como requisito para obtenção de nota da disciplina Estágio Supervisionado II, sob orientação do Professor Fábio Leonardo Freitas e Souza. SALVADOR 2020 3 RESUMO TEMA: O estudo trata de uma breve narrativa sobre fundações do tipo radier, elementos estruturais que, na construção civil, intermediam a transmissão de cargas da obra para a crosta terrestre, assegurando a estabilidade e a higidez da construção. O objetivo da pesquisa foi apresentar, de maneira sucinta, os principais tipos de fundação, os principais tipos de fundação radier e uma breve descrição das etapas mais relevantes da construção da fundação radier. Sendo um trabalho de menor envergadura, o pesquisador limitou-se a fazer uma pesquisa bibliográfica simplificada, deixando, também, por esta razão de apresentar referenciais teóricos. CONCLUSÃO: Na linha de construção de imóveis para a população de baixa renda, quer nos imóveis unidomiciliares, quer nas construções de conjuntos habitacionais populares, verticais ou horizontais, a fundação tipo radier exerce um importante papel na ciência da engenharia civil, pois permite a execução de uma fundação barata, rápida, accessível, de fácil execução, com um nível de segurança adequado ao nicho de mercado a que se destina, e perfeitamente prevista e calculável pela norma aplicável. Palavras-chave: Construção civil, fundações, radier. 4 ABSTRACT THEME: The study deals with a brief narrative about foundations of the radier type, structural elements that, in civil construction, intermediate the transmission of loads from the work to the earth's crust, ensuring the stability and health of the construction. The objective of the research was to present, in a succinct way, the main types of foundation, the main types of radier foundation and a brief description of the most relevant stages of the construction of the radier foundation. Being a work of lesser scope, the researcher limited himself to doing a simplified bibliographic search, leaving, also, for this reason to present theoretical references. CONCLUSION: In the line of construction of properties for the low-income population, whether in single-family homes or in the construction of popular housing units, vertical or horizontal, the radier-type foundation plays an important role in the science of civil engineering, as it allows the execution of a cheap, fast, accessible, easy-to-execute foundation, with a level of security appropriate to the niche of the market to which it is intended, and perfectly predicted and calculable by the applicable standard. Keywords: Civil construction, foundations, radier 5 LISTA DE FIGURAS Figura 01 - Detalhes construtivos de radier liso 12 Figura 02 - Detalhes construtivos de radier com pedestais 13 Figura 03 - Detalhes construtivos de radier nervurado 13 Figura 04 - Detalhes construtivos de radier em forma de caixão 13 Figuras 05A a 05J - Fotografias diversas de instalação de radier 16 6 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 07 1.1. Justificativa 07 1.2. Objetivos 07 1.3. Referencial teórico 08 2. FUNDAÇÕES RADIERS - DEFINIÇÃO E TIPOS 11 2.1. Definição 11 2.2. Tipos de radier - classificação quanto aos materiais 11 2.2.1. Radier armado 11 2.2.2. Radier protendido 11 2.3. Tipos de radier - classificação quanto à forma 12 2.3.1. Radiers lisos 12 2.3.2. Radiers com pedestais ou cogumelos 12 2.3.3. Radiers nervurados 13 2.3.4. Radiers em caixão 13 3. ETAPAS DE EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO TIPO RADIER 14 3.1. Topografia 14 3.2. Instalações 14 3.3. Preparo da base 14 3.4. Fôrmas 14 3.5. Armadura 14 3.6. Cabos de protensão 15 3.7. Verificações 15 3.8. Concretagem do radier armado 15 3.9. Concretagem do radier protendido 15 3.10. Cura 15 3.11. Protensão 15 3.12. Imagens de execução de fundação tipo radier 16 4. CONCLUSÃO 18 7 1. INTRODUÇÃO A força gravitacional leva, inexoravelmente, os objetos próximos ao nosso planeta a tocarem a sua superfície. A extensão em que este contato se aprofunda guarda proporção com o peso e forma do objeto e a geologia do ponto de contacto, assim entendida a composição química e o estado físico do solo, em suas possíveis várias camadas, e a resistência à penetração daí advinda. Como qualquer outro objeto, as obras de engenharia necessitam de um elemento de suporte que intermedie a transmissão das cargas por si produzidas para a crosta terrestre, de forma a alcançar-se os necessários equilíbrio e estabilidade requeridos para a sua adequada utilização. Tecnicamente, os elementos estruturais da construção civil que desempenham este papel são chamados de fundação. Grosso modo, a classificação principal das fundações leva em conta a profundidade alcançadas por estas no solo, sendo distinguidas entre rasas e profundas. A escolha do tipo de fundação a ser utilizada depende de uma série de fatores a serem avaliados, entre eles, aspectos financeiros, o montante de cargas da edificação, a geologia e a resistência do solo e o tempo de execução disponível. Este trabalho estuda as principais características de um tipo de fundação rasa chamada radier, e as atividades compreendidas na sua instalação. Em face da menor envergadura própria deste tipo de estudo, não houve fase experimental. 1.1 JUSTIFICATIVA A pesquisa em tela preenche todos os requisitos que justificam a sua realização. O tema se afigura relevante de forma a merecer uma investigação científica. Do ponto de vista científico e acadêmico, existe um grande interesse em pesquisar-se esta matéria, quer seja pelo baixo custo, como também pela facilidade de execução. Já a importância social da pesquisa também é notável. Com a necessidade pública de prover-se habitação para as camadas carentes da população, a utilização do radier desponta como privilegiado objeto de pesquisa. 1.2 OBJETIVOS O objetivo geral do trabalho é o estudo das principais características de estruturas de fundação rasa do tipo radier em concreto armado e protendido e as 8 atividades compreendidas na sua instalação Os objetivos específicos são: a) sistematizar os conhecimentos teóricos existentes sobre fundação em radier armado e protendido; b) estudar comparativamente as fundações em radier em concreto armado e protendido para obras usuais no programa PAR. 1.3 REFERENCIAL TEÓRICO Nascimento & Oliveira (2002) estudaram fundações tipo radier em concreto protendido, especialmente quando estas começaram a tornar-se lugar comum nas obras da Caixa Econômica Federal, no âmbito do Programa de Arrendamento Residencial, conhecido pela sigla PAR. Não restam dúvidas que, em muitos casos, surgiram especulações, em razão da reduzida espessura do concreto e mesmo da utilização de cabo centrado, se, realmente, esta solução seria a mais apropriada. Acresce a isto, em qualquer hipótese, a necessidade sempre presente da existência de um mínimo de armadura passiva. As obras de cunho social costumam envolver carregamentos de menor monta e demandar resistências admissíveis do solo da ordem de 0,7 Kgf/m². A escolha do tipo de fundação deve ser precedida da análise das várias possibilidades de fundação possíveis, não podendo esquivar-se de contemplar as soluções que estão sendo utilizadospelo mercado. O radier em concreto armado parece apresentar-se como mais econômico para este tipo de obra. Nas últimas décadas ocorreu um crescente deslocamento populacional do campo para as regiões metropolitanas e a previsão é de que este fenômeno prossiga acontecendo nos tempos por vir. O êxodo rural objetiva a busca por melhor qualidade de vida e de novas oportunidades de emprego proporcionadas com a crescente industrialização dos grandes centros e com a superveniente demanda por serviços. Tal fato impacta na necessidade de desenvolvimento de infraestrutura urbana para absorver esta massa humana crescente, conforme Souza, R. (2010). Na visão de Grostein (2001), nos anos 1950 a 1990, um expressivo número de centros urbanos atingiram ou ultrapassaram a cifra de um milhão de almas, sendo que, em todas elas, a degradação da qualidade de vida e do bem estar da população deteriorou-se de forma insuportável em face do crescimento 9 desordenado dos espaços públicos e das áreas reservadas no plano diretor de ordenamento do solo para a população de menor renda. Tal circunstância teve um reflexo direto na qualidade de vida deste segmento populacional. Como não houve uma adequada planificação urbana, o padrão dominante nas periferias é o de loteamentos irregulares, o de construções individuais realizadas sem fiscalização e sem acompanhamento de profissionais habilitados e a implantação dos conhecidos conjuntos habitacionais para baixa renda, construídos em locais remotos e com precária infraestrutura urbana, faltando o mínimo para uma moradia digna. Este tipo de abordagem persiste sendo atualmente ainda uma constante, em razão do considerável nível de urbanização das principais cidades, levando a uma baixa disponibilidade de terrenos construíveis e uma surpreendente valorização destes terrenos, pela ação de corretoras e construtoras que geram muita especulação de preços. A imparável lei da oferta e da procura, segundo Santos et al. (2015), acarretou que, em determinadas áreas urbanas, terrenos exibam preços extraordinários, não apenas por estarem em locais muito valorizados, mas também pela falta na região de outros terrenos susceptíveis de terem a finalidade construtiva buscada. Para solução desta problemática, Macedo (1991) sugere a adoção de verticalização das edificações, que conduz à utilização mais racional dos terrenos, ao permitir que um número mais expressivo de pessoas e empresas dividam o solo ocupado, diluindo o custo dos terrenos nas obras e permitindo uma múltipla ocupação deste. Digno de nota, também, é que o uso de edifícios para moradia de pessoas é uma alternativa mais recente em relação a diversas atividades que já utilizavam edifícios para serem realizadas. Na visão de Somekh (1998), com o fito de prestar diversos tipos de serviço, a atividade comercial era a principal fonte de demanda para edifícios, inclusive para funcionamento das sedes de grandes e pequenas empresas. A utilização residencial foi imaginada como uma inteligente saída para aumento da lucratividade da construção imobiliária, tendo de vencer a inicial resistência das pessoas de deixarem de morar em casas para passarem a morar em apartamentos. Um ponto de convencimento para esta nova parcela que passou a residir em apartamentos é a vantagem de residirem mais próximo do local de trabalho, em face da compactação que a verticalização permite. Monteiro e Oliveira (2013) debatem sobre o elenco de vantagens que a verticalização proporciona, não só para racionalização e otimização da utilização do 10 solo, o barateamento dos custos da moradia, a diminuição dos trajetos circulados, e a disponibilidade de um maior e compartilhado aparato de segurança. Sobre o aspecto da segurança, ela vai para lá da segurança pública e da segurança privada compartilhada, mais ainda a segurança advinda do profissionalismo das atividades construtivas, não mais realizadas com baixos critérios técnicos mais ainda supervisionadas por técnicos gabaritados, assegurando aos prédios a estabilidade e a disponibilização de uma confortável infraestrutura coletiva. Para Souza, R. (2010), a verticalização permite a edificação de construções esbeltas, mas que com grandes carregamentos que precisam ser transmitidos para as fundações. Neste sentido, o conhecimento geotécnico do solo é muito importante. Souza e Reis (2008) destacam a importância de estudar a interação solo-estrutura, pois solos com propriedades desiguais apresentarão reações distintas, consequentemente uma distribuição de esforços diferente, quando expostos a carregamentos de determinadas superestruturas, podendo aparecer a necessidade de reforço das fundações. Brito (1987) argumenta que fundações bem planejadas correspondem a 3% a 10% do custo final da obra. Entretanto, as fundações mal planejadas podem acarretar um elevação do custo de 5 a 10 vezes do valor da fundação bem projetada. Como se depreende, a análise solo-estrutura influencia diretamente no custo total da edificação. Por outro lado, na escolha do tipo de fundação entre os diversos tipos de fundação que podem ser utilizados, a preferível é a que atende às solicitações de projeto da estrutura e que não causa recalques e que não produz falhas na interação com o solo. Uma crescente utilização no Brasil da fundação tipo radier despertou o interesse de projetistas e construtores, inclusive pela sua possibilidade de utilização em edificações esbeltas. Segundo Almeida (2001), presentemente, no Brasil, a construção civil ainda utiliza pouco o radier no ambiente construtivo, opinando que tal fato não decorre de falta de interesse, mas provavelmente da omissão da ABNT em elaborar norma técnica específica para a matéria. No entanto, é conhecida existência de literaturas estrangeiras que disciplinam a utilização do radier para estas aplicações, a exemplo do American Concrete Institute (ACI) e do Post- Tensioning Institute (PTI). Cauduro (2000) defende que a relação custo x benefício e o tempo de 11 execução indicam a superioridade do radier e de suas variantes em relação às fundações usadas tradicionalmente, tanto no que tange à menor necessidade de mão de obra e a menores custos de instalação. Segundo Souza, F. (2013), existe muito preconceito no Brasil por parte dos técnicos e construtores na utilização do radier, sendo ele a última opção a ser considerada, independentemente do porte da construção. Em outros países, o radier é a primeira escolha avaliada. No Brasil, grosso modo, a maioria dos radiers são utilizados apenas em casas de baixo custo ou em conjuntos residenciais populares. 2. FUNDAÇÕES RADIERS - DEFINIÇÃO E TIPOS Apresenta-se definição e tipos de radier. 2.1. Definição As fundações radier equiparam-se a lajes de concreto, apoiadas sobre solo nivelado, que recebem as cargas dos pilares e das paredes e as descarregam sobre uma grande área do solo. Segundo a norma brasileira de fundações, NBR 6122:2019, radier é um "elemento de fundação rasa dotado de rigidez para receber e distribuir mais do que 70 % das cargas da estrutura."1 São muito usadas em casos de proximidade ou sobreposição de sapatas ou quando se pretende uniformizar os recalques no solo causados pelas cargas da estrutura. Por ser um tipo de fundação de fácil execução, as fundações radier, são muito usadas em casas populares - térreas e sobrados. 2.2. Tipos de radier - classificação quanto aos materiais Em razão das características e das dimensões do projeto, os radiers podem ser construídos em concreto armado, em concreto reforçado com fibras, ou em concreto protendido. 2.2.1. Radier armado O radier armado é o executado em concreto armado, ou em concreto reforçado com fibras. Este tipo de radier é empregado geralmente na construção de casas ou prédios baixos, que contenham, no máximo,quatro ou cinco pavimentos. 1 ABNT NBR 6122:2019, item 3.4, pág. 3. 12 2.2.2. Radier protendido O radier de concreto protendido caracteriza-se por ter as armaduras pré- tensionadas durante a concretagem. A protensão das armaduras reduz a duração das obras, o consumo de mão de obra e os dispêndios financeiros em até 30%, em comparação com outros sistemas de fundação. Os radiers protendidos podem ser empregados em edificações mais altas, às vezes com até 14 pavimentos. 2.3. Tipos de radier - classificação quanto à forma Quanto à forma ou sistema estrutural, os radiers são projetados segundo quatro tipos principais: 2.3.1. Radiers lisos Radiers lisos (figura 1) são caracterizados, em oposição aos demais tipos. Têm execução de forma lisa, sem nervuras ou pedestais ou outro tipo de reforço. Sendo de grande facilidade de execução, este tipo de radier é o que tem sido utilizado nas edificações de casas populares. Figura 01: Detalhes construtivos de radier liso.2 2.3.2. Radiers com pedestais ou cogumelos Nos radiers com pedestais ou cogumelos (figura 02), aumenta-se a espessura do concreto sobre ou sob os pilares para melhorar-se a resistência à flexão e ao esforço cortante nestes locais. Os pedestais podem ser construídos em cima do radier (superiores) ou abaixo dele (inferiores). Prefere-se a construção inferior por ser feita na escavação do radier e deixar plana a superfície do piso. 2 Ilustração obtida da obra Conceito de Fundações Rasas - RADIERS. ALVES, Evaldo et alii. 13 Figura 02: Detalhes construtivos de radier com pedestais.3 2.3.3. Radiers nervurados Radiers nervurados são executados com nervuras principais e com nervuras secundárias, instaladas sob os pilares (inferiores) ou sobre os pilares (superiores), figura 03. As nervuras inferiores são executadas durante a escavação, deixando o piso acima liso. As nervuras superiores precisam da colocação de agregado para deixar plana a superfície do piso. Figura 03: Detalhes construtivos de radier nervurado. 4 2.3.4. Radiers em caixão Os radiers em caixão (figura 04) são projetados para conferir à fundação uma grande rigidez, permitindo que a construção seja executada com vários pisos. Figura 04: Detalhes construtivos de radier em forma de caixão.5 3 Ilustração obtida da obra Conceito de Fundações Rasas - RADIERS. ALVES, Evaldo et alii. 5 Ilustração obtida da obra Conceito de Fundações Rasas - RADIERS. ALVES, Evaldo et alii. 14 3. ETAPAS DE EXECUÇÃO DE FUNDAÇÃO TIPO RADIER 3.1. Topografia Sendo a natureza do radier a de uma grande laje apoiada sobre o solo, naturalmente, a execução começa com uma atividade rigorosa de topografia que forneça os elementos necessários a que se obtenha um solo perfeitamente nivelado, antes de iniciar-se a preparação da base do radier. É por esta razão que o levantamento topográfico tem de ser verificado no local pelo engenheiro para que, em sendo necessário, possam ser feitos ajustes na terraplenagem. 3.2. Instalações Após o nivelamento, são montadas as caixas e passagens das instalações elétricas e das instalações hidráulicas e de esgoto. 3.3. Preparo da base Após o nivelamento da base, deposita-se sobre o local uma camada de brita nº 1 ou de pó de pedra de cerca de 7 cm. Isto garante um nivelamento fino do solo e evita o contato da armação com o terreno. Por cima desta camada, instala-se uma lona plástica, que provê impermeabilização e evita que a nata do concreto fresco escorra até a brita, desperdiçando material e prejudicando um assentamento uniforme da fundação sobre a brita. 3.4. Fôrmas Fôrmas de madeira são normalmente usadas para construções simples. Para projetos de maior escala, utilizam-se fôrmas metálicas que permitem repetição das aplicações de concreto, sem perdas de fôrmas. 3.5. Armadura No caso do radier de concreto armado, costuma ser empregada, sob a parede, tela metálica (simples ou dupla, com ou sem reforço), comoforme for previsto no projeto. O cobrimento mínimo das telas e o posicionamento das armaduras dos arranques dos pilares e de outros elementos da estrutura são preocupações importantes na fase de amarração. Antes de prosseguir-se para a concretagem, os encontros e o travamento das peças têm de ser verificados para 15 garantir-se a estabilidade geométrica. 3.6. Cabos de protensão Nos radiers protendidos, são usados cabos de protensão (cordoalhas cobertas com graxa e com uma cobertura plástica, arrumadas em feixes, distanciados de 0,80 a 1 m). A malha é mais estreita, quanto maior for a solicitação. Espaçadores são posicionados nos encontros das cordoalhas para garantir sua elevação e fixação. 3.7. Verificações Antes da concretagem, faz-se uma verificação geral de nível, em todos os cantos da fôrma, e da correta disposição das ferragens, instalações elétricas, hidráulicas e sanitárias, e dos cabos de protensão, se houver.. 3.8. Concretagem do radier armado No radier armado, o lançamento do concreto pode ser feito com bomba ou com jerica. O nivelamento do concreto é garantido por meio da aplicação de mestras metálicas. O acabamento superficial é obtido pela aplicação de sarrafo, desempeno ou acabadora mecânica de superfície. 3.9. Concretagem do radier protendido A concretagem do radier que será protendido é semelhante à do concreto armado, a menos dos cuidados especiais com as cordoalhas de protensão que não podem ser pisadas, nem tocadas com a ponta do vibrador, para que elas não corram o risco de serem deslocadas. 3.10. Cura A cura dos radiers pode ser feita com a aplicação de água ou de manta geotêxtil úmida. Os radiers protendidos terão aplicação contínua de uma lâmina de água no período entre a concretagem e a protensão. Durante este período, a alvenaria já pode começar a ser subida em parte, sem que disto redunde prejuízo para a fundação. 3.11. Protensão 16 A resistência mínima à compressão do concreto, no caso de radier protendido, deve ser de 21 MPa. Encosta-se o macaco na lateral do radier, prende- se o cabo e estica-se a cordoalha. Depois do tensionamento, corta-se a cordoalha, que ficará ancorada na placa. 3.12. Imagens de execução de fundação tipo radier As figuras 5A a 5J, abaixo, exibem várias etapas da execução de uma fundação do tipo radier.6 Figura 5A Figura 5B Figura 5C Topografia e nivelamento Instalações Preparo da base Figura 5D Figura 5E Figura 5F Fôrmas Armadura Cabos de protensão Figura 5G Figura 5H Figura 5I Verificações Concretagem do radier Concretagem do radier armado protendido 6 Fonte: figuras obtidas do Google em 04/04/2020, com pesquisa dos verbetes: "figura com concretagem de radier". 17 Figura 5J Cura 18 4. CONCLUSÃO A indústria da construção civil é conhecida como umas das atividades econômicas que causam os maiores impactos sociais, provendo habitação e equipamentos públicos para a população. Na linha de construção de imóveis para a população de baixa renda, quer nos imóveis unidomiciliares, quer nas construções de conjuntos habitacionaispopulares, verticais ou horizontais, a fundação tipo radier exerce um importante papel na ciência da engenharia civil, pois permite a execução de uma fundação barata, rápida, accessível, de fácil execução, com um nível de segurança adequado ao nicho de mercado a que se destina, e perfeitamente prevista e calculável pela NBR- 6122/1996 - Projeto e execução de fundações. 19 5. REFERÊNCIAS ALMEIDA, Luiz Carlos de. Laje sobre solo para fundação de residência. 2001. 109f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio. unicamp.br/handle/REPOSIP/258460>. Acesso em: 09 junho 2020. ALVES, Evaldo et alii. Conceito de Fundações Rasas - RADIERS. Porto Velho: Faro, 2013. BRITO, José Luis Wey de. Fundações de edifício. São Paulo: Epusp, 1987. CARVALHO, R. 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