Sondagens e fundação

Prévia do material em texto

MECÂNICA DOS SOLOS: 
SONDAGENS 
 
 
 
 
Perfuração feita no terreno com o objetivo de se fazer o 
reconhecimento do subsolo para fins de projeto de fundação. 
 
NBR 6122 (2019): 
"para qualquer edificação deve ser feita uma campanha de 
investigação geotécnica preliminar, constituída no mínimo por 
sondagens a percussão (com SPT)". 
Número mínimo de sondagens – área de projeção em planta do 
edifício. 
 
Até 1200 m² Uma sondagem para cada 
200 m². 
Entre 1200 m² e 2400 m² Mais uma sondagem para 
cada 400 m² que excederem 
os 1200 m² iniciais. 
Acima de 2400 m² Fixado de acordo com o plano 
particular de construção. 
 
Até 200 m² de área – no mínimo 2 sondagens 
Ente 200 m² e 400 m² de área – no mínimo 3 sondagens 
Quando não houver disposição em planta - no mínimo 3 sondagens 
Valores decimais sempre arredondados para cima. 
 
Em estudos preliminares, quando não houver a planta do edifício, 
as sondagens devem ser distribuídas em toda área com distância 
máxima entre ela de 100m. 
Já na fase de projetos, localizadas com critério estrutural. 
Quando o número de sondagens for superior a 3, elas não devem 
ser distribuídas ao longo do mesmo alinhamento. 
 
 
Finalidades: estratificação e classificação dos solos; posição do N.A e índice de 
res. à penetração (N). Locais de difícil acesso e com baixo custo. 
Início: perfuração trado-concha ou cavadeira até a profundidade de 1 m. 
A partir de 1 m, utilizar trado helicoidal até atingir o nível do lençol freático. 
Abaixo do NA, ou quando o avanço da perfuração com trado for inferior a 50 
mm após 10 min de operação – método de perfuração por circulação de água 
(trépano de lavagem). 
Operações de ensaio (SPT) e amostragem – martelo padronizado ( 65 kg e 75 
cm de altura. 
Amostrador-padrão deve ser cravado em 3 etapas (15 cm cada uma). 
O índice N é a soma dos golpes dos últimos 30 cm. 
 
 
 
Tipos de solos Índice N Designação 
Areias e siltes 
arenosos 
≤ 4 Fofa (o) 
5 a 8 Pouco compactada(o) 
9 a 18 Medianamente 
compactada (o) 
19 a 40 Compactada (o) 
> 40 Muito compactada (o) 
Argilas e siltes 
argilosos 
≤ 2 Muito mole 
3 a 5 Mole 
6 a 10 Média (o) 
11 a 19 Rija (o) 
>19 Dura (o) 
 
 
 
 
 
 
 
Amostrador-padrão: 
Quando forem necessários mais de 30 golpes em qualquer etapa 
de 15 cm; 
Quando um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda a 
cravação; 
Quando forem feitos 5 golpes sucessivos sem penetração do 
amostrador padrão. 
Avanços inferiores a 50 mm num período de 10 min. 
 
Circulação de água: 
 
Quando, em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para 
penetração dos 15 cm iniciais do amostrador-padrão; 
Quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para 
penetração dos 30 cm iniciais do amostrador-padrão; e 
Quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a 
penetração dos 45 cm do amostrador padrão. 
Avanços inferiores a 50 mm num período de 10 min. 
 
Processo de perfuração de circulação de água deve ser 
substituído pelo método de perfuração rotativa. 
 
 
 
 
Sondagens rotativas – material impenetrável a percussão 
Sondagem a percussão com medida de torque (SPT-T) – atrito lateral 
Ensaio de cone ou penetração estática (CPT) – estratigrafia, res. de ponta e atrito L 
Ensaio de piezocone (CPTU) – CPT + poropressão 
Ensaio de palheta (vane test) – res. ao cisalhamento não drenado de solos moles. 
Ensaio pressiométrico – expansão de uma sonda, res e tensão-deformação. 
Ensaio dilatométrico – estratigrafia e classificação. 
Ensaio sísmico – crosshole, downhole e cone sísmico. 
Ensaio de permeabilidade – coeficiente de permeabilidade. 
Ensaio de perda d’agua em rochas 
Prova carga estática - carga x deslocamento em estacas e tubulão 
Ensaio de placa – deformabilidade e resistência em fundações rasas. 
Ensaio de carregamento dinâmico – eficiência em estacas e integridade estrutural. 
PIT – integridade do fuste de estacas. 
 
Ensaios complementares em laboratório: 
Caracterização; cisalhamento direto; triaxial; adensamento; expansibilidade; 
colapsibilidade; permeabilidade e químicos. 
 
 
 
 
 
MECÂNICA DOS SOLOS: 
FUNDAÇÕES 
 
 
 
 
Escolha das fundações intimidade relacionada com as três 
finalidades do SPT: estratigrafia e classificação; posição do 
N.A e índice de res. N 
 
NBR 6122 (2019) 
“Fundação rasa (direta ou superficial): res. direta da base; z 
< 2x menor dimensão. 
Fundação profunda: res. ponta + res. fuste; z> 8x menor 
dimensão e z mínimo de 3m.” 
 
*em casos excepcionais, o atrito lateral das fundações 
porfundas pode ser negativo. 
Atrito negativo – recalque do solo adjacente > recalque da 
fundação. 
Interpretado como uma carga adicional, “puxa a estaca 
para baixo”. 
 
 
Z< 2x menor dimensão e transmissão direta de cargas 
Parcela de carga transmitida pelo atrito lateral costuma ser irrisória e é desconsiderada. 
Grandeza fundamental para o projeto é a tensão admissível. 
Tensão admissível – tensão máxima aplicada no solo, atendidos ELU e ELS. 
Tipos: sapata, bloco e radier. 
NBR 6122 (2019) 
“Em planta, sapatas isolas e blocos não podem ter dimensões inferiores a 60 cm. 
Nas divisas, Z de apoio não pode ser inferior a 1,5 m – bulbo de tensões. 
Lastro de concreto não estrutural mínimo de 5 cm – contato solo-fundação; para evitar 
perda de água e regularização.” 
Fundação em conta mais baixa deve ser executada primeiro – bulbo de tensões. 
SAPATAS: 
NBR 6122 (2019) 
“"elemento de fundação rasa, de concreto armado, dimensionado 
de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam 
resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para 
esse fim". 
Sapata associada: sapatas comuns a dois ou mais pilares não 
alinhados desde que representem < 70% das cargas. 
Sapata corrida: carga distribuída linearmente ou três ou mais 
pilares ao longo do mesmo alinhamento desde que representem < 
70% das cargas. 
Cálculo e dimensionamento – modelos biela-tirante. 
Sapatas localizadas nas divisas é comum a utilização de viga 
alavanca ou de equilíbrio (não é fundação) efeito de transmissão de 
cargas centradas, evitando cargas excêntricas (momentos) na 
fundação. 
BLOCOS: 
NBR 6122 (2019) 
“"elemento de fundação rasa de concreto ou outros materiais tais 
como alvenaria ou pedras, dimensionado de modo que as tensões 
de tração nele resultantes sejam resistidas pelo material, sem 
necessidade de armadura". 
Para evitar o surgimento de tensões de tração – ângulo β≥60º. 
RADIER: 
NBR 6122 (2019) 
"elemento de fundação rasa dotado de rigidez para receber 
e distribuir mais do que 70% das cargas da estrutura" 
A opção pelo radier é comumente feita quando a soma das cardas 
dividida pela tensão admissível > ½ área. 
Não necessariamente recebe todos os pilares, embora na prática 
o mais comum é que ocorra. 
 
ELEMENTOS ESTRUTURAIS IMPORTANTES: 
NÃO SÃO ELEMENTOS DE FUNDAÇÃO! 
Vigas baldrames - elementos estruturais que conectam elementos 
isolados da fundação. Têm como função transmitir cargas da 
estrutura, principalmente de paredes de alvenaria, para as 
fundações. 
Vigas de equilíbrio ou alavanca 
Bloco de coroamento – transfere a carga dos pilares para os 
elementos de fundação profunda. 
 
 
 
Res. ponta + res. fuste; Z > 8x menor dimensão e no mínimo 3m. 
ESTACA: 
NBR 6122 (2019): "elemento de fundação profunda executado 
inteiramente por equipamentos ou ferramentas, sem que, em qualquer 
fase de sua execução, haja trabalho manual em profundidade....” 
 
TUBULÃO: 
NBR 6122 (2019): "elemento de fundação profunda em que, pelo menos na 
etapa final da escavação do terreno, faz-se necessário o trabalho manual 
em profundidade para executar o alargamento de base ou pelo menos 
para a limpeza do fundo da escavação, uma vez que neste tipo de 
fundação as cargas são resistidas preponderantemente pela ponta". 
 
 
 
 
TUBULÕES A CÉU ABERTO: 
Diferença fundamental em relação às estacas – Descida de operários 
Fuste pode ser escavado mecanicamente. 
Cargas são transmitidas preponderantemente pela base, mesmo que 
esta não seja alargada. 
Rodapé – alturamínima de 20 cm 
Ângulo β ≥ 60º - não sejam gerados esforços significativos de 
tração na base do tubulão. 
NBR 6122 (2019): bases altura máxima de 1,8 m. 
Executados acima do lençol freático. 
Estabilidade da escavação – estabilidade do furo ou encamisamento do 
furo (recuperável ou não) 
 
TUBULÕES AR COMPRIMIDO: 
Abaixo do N.A em solos desmoronáveis ou que não seja possível 
controlar a água no interior do furo. 
NBR 6122 (2019): bases altura máxima de 3 m. 
Rodapé e ângulo β segue a prescrição do tubulão a céu aberto. 
 
 
 
 
 
 
 
MECÂNICA DOS SOLOS: 
ESTACAS E TUBULÕES 
 
 
 
 
Moldadas in loco: perfurações previamente executadas 
Estacas hélice monitoradas: 
Trado helicoidal introduzido por rotação. 
Eficiência e versatilidade, ausência de ruídos e/ou vibrações. 
Suportam cargas elevadas. 
Podem ser executadas abaixo do NA, mas não ultrapassa rochas. 
Injeção de concreto pela própria haste central do trado, 
simultaneamente à retirada deste. Armadura introduzia após a 
concretagem. 
Tipos: 
Hélice continua monitorada; 
Hélice continua monitorada com trado segmentado: 
Hélice de deslocamento monitorada ou estaca ômega – desl, do solo 
ao fuste, não havendo retirada do solo (res. a penetração do solo 
maior assim como atrito lateral. 
 
Estacas Strauss: 
NBR 6122 (2019): “estaca executada por perfuração do solo com 
uma sonda ou piteira e revestimento total com camisa metálica, 
realizando-se gradativamente o lançamento e apiloamento do 
concreto, com retirada simultânea do revestimento". 
Espaços confinados e/ou de difícil acesso. 
Camisa metálica recuperável. 
Armadura inserida antes da concretagem, exceto se armadura de 
arranque. Diâmetro entre 25 e 55 cm. 
Não é recomendável abaixo do N.A, areias submersas ou argilas 
muito moles saturadas. 
 
Estacas Franki: 
NBR 6122 (2019): "estaca moldada in loco executada pela 
cravação, por meio de sucessivos golpes de um pilão, de um tubo 
de ponta fechada por uma bucha seca constituída de pedra e 
areia, previamente firmada na extremidade inferior do tubo por 
atrito. Esta estaca possui base alargada e é integralmente armada". 
Estaca cravada ou de deslocamento – maior res. lateral, sem os 
inconvenientes de uma estaca pré-moldada. 
Alta energia de cravação e provoca muitas vibrações. 
Diâmetro entre 30 e 70 cm. 
 
 
Estacas Raiz: 
NBR 6122 (2019): "estaca armada e preenchida com argamassa de 
cimento e areia, moldada in loco executada por perfuração rotativa ou 
rotopercussiva, revestida integralmente, no trecho em solo, por um 
conjunto de tubos metálicos recuperáveis" 
Executadas em terrenos com matacões, rocha ou concreto. 
Muito utilizadas como reforço de fundações. 
Baixo níveis de vibração e podem ser inclinadas. 
 
Microestacas ou estacas injetadas: Tubo Manchete ➯ Microestacas 
NBR 6122 (2019): "estaca moldada in loco, armada, executada por 
perfuração rotativa ou rotopercussiva e injetada com calda de cimento 
por meio de um tubo com válvulas (manchete)". 
Calda de cimento sob pressão – rugosidades, aumentam o atrito lateral. 
O próprio tubo, em geral, serve como armadura da estaca. 
Estacas Broca: 
NBR 6122 (2019): "fundação profunda perfurada com trado manual, 
preenchida com concreto, com comprimento mínimo de 3,0 m, utilizada 
para pequenas construções, com cargas limitadas a 100 kN" 
Não há garantia de verticalidade. 
Não podem ser utilizadas abaixo do NA. 
 
Estacas escavadas: com trado mecânico ou com fluidos estabilizantes 
Com trado mecânico: perfuração em locais onde o furo se mantém 
estável sem revestimento ou fluido estabilizante. Concretagem deve ser 
feita no mesmo dia; Perfuração limitada ao N.A, 
 
Com fluidos estabilizantes: lama bentonítica ou polímeros asseguram a 
estabilidade do furo. Concretagem é submersa com o concreto deslocando 
o fluido. Estacas de grande dimensão (Estacões – seção circular de 2,5 m 
de diâmetro e Barretes- seção retangular z até 70 m) 
 
 
 
 
 
 
Pré-moldadas ou pré-fabricadas: estacas de deslocamento, não há retirada de 
material. Maior confinamento e atrito lateral. 
Cravação por percussão (bate estaca), prensagem ou vibração. 
NBR 6122 (2019): uso de martelos pesados e com menor altura mais eficiente. 
Nega- penetração permanente/Repique- parcela elástica da penetração; medidas 
indiretas da capacidade de carga. 
Estacas metálicas ou de aço: 
NBR 6122 (2019): "estaca cravada, constituída de elemento estrutural metálico 
produzido industrialmente, podendo ser de perfis laminados 
ou soldados, simples ou múltiplos, tubos de chapa dobrada ou calandrada, tubos 
com ou sem costura e trilhos" 
Tensões de cravação – limitadas a 90% do limite de escoamento do aço. 
Espessura de sacrifício – processo de corrosão 
Total e parcialmente enterradas independente do N.A – dispensam tratamento 
especial. 
Estacas pré-moldadas de concreto: 
NBR 6122 (2019): " estaca constituída de segmentos de pré-moldado ou pré-
fabricado de concreto e introduzida no terreno por golpes de martelo de 
gravidade, de explosão, hidráulico ou por martelo vibratório" 
Podem ser de CA ou CP (maior controle de qualidade) 
Tensões de compressão– limitadas a 85% da res. nominal do concreto 
NBR 6122, permite emendas e uso de sobras (desde que primeiro elemento a ser 
cravado e comprimento mínimo de 2m). 
Possível a utilização abaixo do N.A. 
 
Estacas metálicas de madeira: 
NBR 6122 (2019): “empregadas usualmente para obras 
provisórias. Se forem usadas para obras permanentes, têm que 
ser protegidas contra-ataque de fungos, bactérias aeróbicas, 
térmitas etc.” 
Ideal sejam mantidas permanentemente abaixo do N.A. 
Topos protegidos por cepos ou capacetes na cravação. 
Pontas protegidas por ponteiras de aço – camadas res. 
Podem ser emendadas – prolonga limitada a 2,5m. 
 
Estacas de reação (mega ou prensada) 
NBR 6122 (2019): “estaca de concreto ou metálica introduzida 
no terreno por meio de macaco hidráulico reagindo contra uma 
estrutura já existente ou criada especificamente para esta 
finalidade". 
Muito utilizada em reforço de estruturas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MECÂNICA DOS SOLOS: 
CONTENÇÕES 
 
 
 
 
Estruturas que devem resistir ao carregamento de solo, 
impedindo que este de movimente. 
 
Mecanismos básicos mov. De massa: 
NBR 11682 (2009): Estabilidade de encostas. 
Tombamento - "mov. em forma de báscula com eixo na base"; 
Queda/rolamento - "desprendimento de fragmentos do 
terreno” 
Escorregamento (rotacional e translacional) - "mov. por 
deslocamento sobre uma ou mais superfícies"; 
Escoamento/corrida de massa – “movimentos de massa com 
propriedades de fluido, lento ou rápido (corrida).” 
 
Mov. De massas - forças de tração > forças de atrito. 
Estabilidade do solo: ângulo de repouso e umidade. 
*Areias: ângulo de repouso chega a aumentar se levemente 
molhada (maior atração – tensão superficial da água). No 
entanto. Quando saturada, a areia comporta-se como um fluido. 
 
Aumento da estabilidade sem a necessidade de estruturas de 
contenção – mudança da geometria e dispositivos de drenagem. 
 
Abordagens para diminuir a risco de instabilidade: 
Alterar a inclinação do terreno (terraplenagem) e evitar que o 
solo fique saturado (drenagem). 
 
Terraplanagem: suavização do talude (diminui-se o ângulo de 
repouso, de forma que o ângulo de repouso limite não seja 
atingido) ou uso de bermas de equilíbrio (obra de terra realizada 
lateralmente nos aterros, destinada a manter o equilíbrio 
aumentando o confinamento do solo). 
 
Dispositivos de drenagem: drenos de areia e canaletas, que 
evitem a infiltração e a saturação do maciço, bem como 
processos erosivos. 
Quando apenas essas soluções não forem possíveis ou viáveis, deverão ser 
executadas estruturas próprias de contenção. 
MUROS DE ARRIMO: 
Estruturas utilizadas para conter o empuxo do solo (pressão lateral) ,quando 
uma mudança do nível desejada no terreno supera o ângulo de repouso do solo. 
Geralmente, ocorre quando não se tem espaço disponível para uma obra de 
terraplenagem. 
Tipos: Muros de gravidade emuros de flexão. 
 
Verificação de segurança FS mínimo 
Deslizamento da base 1,5 
Tombamento do muro 2 
Capacidade de carga de fundação (recalque) 3 
 
 
 
 
Muros de gravidade: 
NBR 11682 (2009): " Formam uma estrutura monolítica, cuja 
estabilidade é garantida pelo peso próprio da estrutura.” 
Podem ser de concreto simples, concreto ciclópico, gabiões, 
alvenaria de pedra argamassada ou de pedra seca, tijolos ou 
elementos especiais. 
O dimensionamento deve atender à verificação da estabilidade 
quanto ao tombamento, deslizamento e capacidade de carga da 
fundação. A linha de ação resultante deve interceptar o terço 
central da base. Casos contrários devem ser justificados". 
Capacidade de carga da fundação – fator limitantes dos muros de 
gravidade, em razão do elevado peso próprio. 
Exemplar comum: muro de gabião é uma gaiola metálica formada 
por fios de aço galvanizado preenchida com pedras. Forma uma 
estrutura flexível, auto-drenante, de grande durabilidade e res. 
Formatos: caixa (prisma retangular), colchão (rev.. de canais e 
barragens de terra) e saco (cilíndrico). 
Muros de flexão 
NBR 11682 (2009): " "São aqueles que resistem aos esforços por 
flexão, geralmente utilizando parte do peso próprio do maciço 
arrimado que se apoia sobre sua base para manter o equilíbrio, 
sem caracterizar uma estrutura monolítica. 
O dimensionamento deve atender aos mesmos critérios do muro 
de gravidade, acrescido das verificações de estabilidade estrutural 
das peças do material constituinte, geralmente concreto armado". 
Estruturas esbeltas (formato de “L” ou “T” invertido). 
Estruturas de destaque nos muros: contraforte e chave. 
Deslizamento da base, pode ser executada uma "chave" ou “dente” 
na base do muro- aumentar o atrito entre a base e o solo 
*Importante a verificação da estabilidade a ruptura global - A 
execução de um muro de arrimo para conter um escorregamento, 
por exemplo, é inútil caso o muro seja carregado junto com o 
escorregamento (ruptura global). 
 
Estacas justapostas e cortina de contenção 
Não são fundações! 
Comum em escavações de subsolos de edifícios urbano (espaço disponível limitado) 
No topo das estacas, executa-se geralmente uma viga de coroamento 
(contraventamento e continuidade estrutural). 
Executadas com diferentes estacas moldadas in loco ou pré-moldadas, além de painéis 
pré-moldados de concreto. 
Contenção em estacas-pranchas – perfis metálicos com encaixes laterais. Muito 
utilizado em ensecadeiras. Parede diafragma (estacas barrete) e cortinas atirantadas. 
 
Solo reforçado 
Reforço com elementos introduzidos no seu interior. Do tipo: grampos (similar as 
cortinas atirantadas, fitas (terra armada), geossintéticos, solo-cimento ou estacas. 
Objetivo aumentar a resistência à tração do solo. 
 
Solos grampeados ➯ Passivo ➯ Não há protensão! 
Cortinas atirantadas ➯ Ativo ➯ Protensão!