Lista 1 - Fundações

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Engenharia Civil
Fundações
Lista 1
1. Defina o que consiste em um sistema de fundação.
Fundações são os elementos estruturais cuja função é transmitir as cargas da estrutura ao terreno onde ela se apoia. Assim, as fundações devem ter resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes.
2. Quais as diferenças entre fundações superficiais e fundações profundas?
· Fundações Rasas: Geralmente utilizada em obras mais simples, como obras residenciais. Transmitem as cargas da edificação diretamente ao solo pela base da fundação e tem profundidade menor ou igual a 2,0m. São fundações rasas as sapatas isoladas, sapatas corridas, radiers e os alicerces.
· Fundações Profundas: Geralmente utilizada em obras mais complexas, como edifícios. Transmitem as cargas da edificação ao solo principalmente por atrito lateral à peça e tem profundidade superior a 3,0m. Além disso elas tem grande comprimento em relação à sua base. As peças das fundações profundas são conhecidas como Estacas. As estacas podem ser cravadas ou escavadas.	
3. Comente as características que definem as fundações superficiais: blocos, sapatas isoladas, sapatas associadas, sapatas corridas e radiers.
· Sapata: Elemento de fundação superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas não podem ser resistidas pelo concreto, de que resulta o emprego de armadura. Pode ter espessura constante ou variável e sua base em planta é normalmente quadrada, retangular ou trapezoidal.
· Bloco: 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. Pode ter as faces verticais, inclinadas ou escalonadas e apresentar planta de seção quadrada ou retangular. 
· Sapata Associada: Sapata comum a vários pilares, cujos centros, em planta, não estejam situados em um mesmo alinhamento.
· Radier: Sapata associada que abrange todos os pilares de obras ou carregamento distribuídos (tanques, depósitos, silos, etc.).
4. Os principais tipos de fundações profundas são os tubulões e as estacas. Defina-os e caracterize-os com relação a seus processos executivos e mecanismos de transferência de carga para o solo.
· Estacas: Elemento estrutural esbelto que, colocado ou moldado no solo por cravação ou perfuração, tem a finalidade de transmitir cargas ao solo, seja pela resistência sob sua extremidade inferior (resistência de ponta ou de base), seja pela resistência ao longo de sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas.
· Tubulão: Elemento de fundação profunda, cilíndrico, em que, pelo menos na sua etapa final de escavação, há descida de operário. Pode ser feito a céu aberto ou sob ar comprimido (pneumático), e ter ou não base alargada. A transmissão de carga de um tubulão não segue o conceito literal de Fundação Profunda, por ser desprezado o atrito lateral do fuste. Ainda assim, é referida como fundação profunda por se tratar de profundidades de apoio.
5. Descreva o processo executivo de uma sapata, destacando as condições favoráveis e desfavoráveis para uso dessa fundação.
1) Investigação do solo de fundação; 
2) Elaboração do projeto estrutural;
3) Locação das sapatas isoladas;
4) Escavação do solo;
5) Compactação do solo;
6) Execução de camada de concreto magro;
7) Montagem das formas;
8) Montagem das armaduras;
9) Concretagem das sapatas;
10) Desforma das sapatas;
11) Reaterro do solo. 
Sapatas de concreto 
Utilizadas como base para edificações de diferentes portes, as sapatas de concreto são simples, seguras e econômicas. Mesmo assim, dependem de especificação e execução que levem em conta as características do solo e da estrutura. Indicadas para regiões de solo estável e de alta resistência superficial, as sapatas de concreto estão entre os métodos de execução de fundações mais elementares e econômicos. Quando bem projetadas, costumam demandar pouca escavação e consumo moderado de concreto. Além disso, suportam cargas elevadas e, em comparação com outros tipos de fundação superficial, como os blocos não armados, as vigas baldrames e o radier, podem assumir diversas formas geométricas para facilitar o apoio de pilares com formatos não convencionais. Mais do que a versatilidade, no entanto, a principal vantagem desse tipo de fundação está na execução facilitada, que dispensa, por exemplo, a presença de peças e equipamentos especiais no canteiro. Tal simplicidade, contudo, não exclui a necessidade de cuidados. Até porque, por se apoiar em camadas superficiais do solo para transferir as cargas da construção, esse tipo de fundação está mais suscetível às mudanças nas camadas do solo do que as fundações profundas.
Escavação 
Seguindo a orientação do projeto de fundações, inicia-se a escavação da área a receber as sapatas até a cota de apoio. 
Regularização 
Com a área escavada e compactada, o passo seguinte é depositar concreto magro na área escavada, nivelando com o auxílio de régua e colher. Essa camada de regularização, que deve ter 5 cm de espessura no mínimo, é importante para garantir que a umidade do solo não ataque a armadura da sapata. 
Preparação das laterais
Não só o fundo, mas também as laterais precisam receber concreto. Por isso, as laterais de toda a área escavada devem ser chapiscadas. 
Marcação dos pilares
Com a vala preparada, inicia-se a marcação dos pilares. Para tanto, são fixadas estacas de madeira nos pontos indicados pelo projetista. 
Conferência 
A checagem do nível é um procedimento imprescindível para garantir boa marcação dos pilares. 
Armação 
Depois de definida a localização de todos os pilares, tem início a inserção da armação, sempre seguindo a orientação do projeto de fundações. 
Saída para os pilares. 
Com o auxílio de arames de aço, são presos também os ferros especiais de arranque dos pilares. 
Concretagem
A concretagem também deve ser feita, de acordo com as especificações do projetista, até a parte superior da sapata. A betoneira pode ser utilizada se a quantidade de concreto ou a velocidade de concretagem assim o exigirem. 
Finalização
A armação do pilar deve ser montada a partir dos ferros de arranque. Só então serão 
colocadas as fôrmas do pilar para o prosseguimento da concretagem. 
6. Descreva o processo executivo de um tubulão à céu aberto, destacando as condições necessárias que permitam a execução dessa fundação e o que pode inviabilizar a sua aplicação.
· Fundação profunda escavado manualmente/ mecanicamente (Fuste): - φ mínimo do fuste para escavação manual = 0,70 m;
· Ângulo de 60º é suficiente para que não tenha necessidade de colocação de armadura na base; 
· Só para receber esforços verticais;
· Executado somente acima do lençol freático (N.A.);
· Executado em solos coesivos;
· Concreto utilizado pode ser o ciclópico.
O processo de execução da fundação deve seguir as seguintes etapas:
1) A partir do gabarito, faz-se a marcação do eixo da peça utilizando um piquete de madeira. Depois, com um arame e um prego, marca-se no terreno a circunferência que delimita o tubulão, cujo diâmetro mínimo é de 70cm. 
2) Inicia-se a escavação do poço até a cota especificada em projeto. No caso de escavação manual usa-se vanga, balde e um sarrilho para a retirada de terra. Nas obras com perfuração mecânica o aparelho rotativo acoplado a um caminhão retira a terra. Na fase de escavação pode ocorrer a presença de água. Nestes casos, a execução da perfuração manual se fará com um bombeamento simultâneo da água acumulada no poço. Poderá ocorrer, ainda, que alguma camada do solo não resista à perfuração e desmorone (no caso de solos arenosos). Então, será necessário o encamisamento da peça ao longo dessas camadas. Isto poderá ser feito através de tubos de concreto com o diâmetro interno igual ao diâmetro do fuste do tubulão.
3) Faz-se o alargamento da base de acordo com as dimensões do projeto.
4) Verificação das dimensões do poço, como: profundidade, alargamento da base, e ainda o tipo de solo na base.Certifica-se, também, se os poços estão limpos.
5) Colocação da armadura.
6) A concretagem é feita lançando-se o concreto da superfície (diretamente do caminhão betoneira, em caso de utilização do concreto usinado) através de um funil (tremonha), com o comprimento da ordem de 5 vezes seu diâmetro, de modo a evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e se misture com a terra, prejudicando a concretagem (ALONSO,1979). O concreto se espalhará pela base pelo próprio impacto de sua descarga, porém, durante a concretagem, é conveniente sua interrupção de vez em quando e descer para espalhá-lo, de modo a evitar que fiquem vazios na massa de concreto.
7. Descreva o procedimento executivo das estacas a seguir e as condicionantes favoráveis e desfavoráveis para seus empregos (tipo de solo, presença de água no solo, nível de carregamento, vizinhança, etc):
a) Escavada mecanicamente;
São estacas executadas com o auxílio de máquinas perfuratrizes hidráulicas acopladas e uma plataforma de caminhão, possibilitando uma perfuração muito rápida com uso ou não de lama bentonítica, de revestimento total ou parcial, e posterior concretagem. Podendo citar alguns exemplos: Strauss, franki, raiz e hélice continuam.
b) Hélice contínua monitorada;
É uma estaca de concreto moldada "in loco", cuja perfuração consiste na introdução de um trado helicoidal (com tubo vazado central) no terreno até a profundidade do projeto de fundações. Finalizada a perfuração, o concreto é lançado através do tubo metálico, simultaneamente com a retirada do trado. A metodologia de perfuração permite a sua execução em terrenos coesivos e arenosos, na presença ou não do lençol freático e atravessa camadas de solo resistentes com índice de SPT de 30 golpes a mais de 50 golpes, dependendo do tipo de equipamento utilizado. 
A execução da Estaca Hélice Contínua permite maior agilidade na conclusão do estaqueamento, tendo como principal característica o monitoramento eletrônico (controle de profundidade, velocidade de rotação e de descida do trado na perfuração, torque do equipamento, pressão de concretagem, velocidade de subida do trado e sobreconsumo de concreto) e ausência de vibrações no solo local e vizinho.
c) Metálica; 
As estacas metálicas são utilizadas em fundações profundas ou em contenções, essas em caso de edifícios que contenha grande número de subsolos. Elas podem ser cravadas em profundidade inatingíveis pela estaca pré-moldada de concreto. Devido a suas características de resistência a percussão, o que impede a quebra durante a cravação, as estacas metálicas possuem carga de capacidade maior. As estacas metálicas são indicadas para solos residuais, onde a profundidade não é constante, o que na utilização de estacas pré-moldadas, pode se gerar perdas por quebras de estacas, em solos que existe a necessidade de ultrapassar grandes camadas de argila ou pedregulho e em locais com camadas de solos moles, onde é possível a diminuição da seção da estaca. As estacas metálicas podem ser cravadas por meio de prensagem, vibração ou percussão. 
O método de prensagem é utilizado em obras que é necessário evitar vibrações, o método de vibração é feito utilizando-se um martelo dotado de garra para a fixação da estaca e por fim o método de percussão que se utilizam pilões de queda livre, é instalado no topo da estaca peças de cepo e coxim nos bate estacas para amortizar os golpes e tensões. Observa-se que são estacas de seções muito mais esbeltas que às de concreto armado – consequentemente “deslocaram” um volume de solo muito menor no seu processo de penetração nos solos.
d) Pré-moldada de concreto;
A sua grande vantagem em relação às estacas no solo reside na concretagem, que é suscetível de uma fácil fiscalização. Mais ainda, em terrenos extremamente pouco consistentes ou onde se deva atravessar uma corrente de água subterrânea, as estacas pré-moldadas levam vantagem sobre as estacas moldadas no solo, pois estas exigem precauções e cuidados especiais. Como desvantagens das estacas pré-moldadas, citam-se: necessidade de decorrer pelo menos três semanas da data de concretagem até a de cravação, consumo do tempo e de dinheiro em prolongar e encurtar estacas em vista de variações locais do terreno, armazenamento e transporte dentro da obra (donde ocupação de área do canteiro e atrasos na marcha dos serviços), grande consumo de ferro, pois a estaca deverá ser armada para resistir também aos esforços devidos aos choques do pilão e às solicitações que ficam sujeitas durante o transporte.
e) Raiz; 
A estaca raiz é uma estaca concretada “in loco”, com diâmetro acabado variando de 80 a 410 mm e que apresenta elevada tensão de trabalho ao longo do fuste que é constituído de argamassa de areia e cimento e é inteiramente armado ao longo de todo seu comprimento. A aplicação inicial das estacas raiz foi ligada ao reforço de antigas fundações de edificações de pequeno porte, as quais o acesso era restrito a equipamentos de grande porte.
f) Franki;
É uma estaca de base alargada, cuja cravação se dá por meio de golpes sucessivos de um pilão em um tubo que tem a ponta fechada por uma bucha seca de pedra e areia. Quando a cota definida em projeto é atingida, a bucha é expulsa e promove o alargamento da base. A armadura é instalada e, à medida que o revestimento cravado é retirado, o fuste é concretado. Esse tipo de estaca não deve ser utilizado em terrenos com matacões, construções vizinhas precárias ou terrenos com camadas de argila mole e saturada. Atualmente esse tipo de estaca é pouco utilizado.
g) Strauss.
É executada por meio da escavação realizada por uma sonda simultaneamente à introdução de um revestimento metálico formado por segmentos rosqueados, até que a profundidade projetada seja alcançada. A armação é colocada e então, ao mesmo tempo da concretagem, o revestimento é retirado. Não deve ser utilizada em areias submersas, argilas muito moles, saturadas ou quando há presença de lençol freático. É indicada para espaços confinados e apresenta pouca vibração. Entretanto, atualmente é pouco utilizada.