PROJETO DE FUNDAÇÕES

Victor PadilhaJulho/2013

1) INTRODUÇÃO:

• Definição de Fundação: Sua função é suportar com segurança as cargas provenientes do edifício, ou seja, é o elemento estrutural que transmite a carga de uma edificação para uma camada mais resistente do solo.• Composição de uma estrutura: (lajes, vigas, pilares, fundação, etc.)• Custo: Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do

custo total do edifício, porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso

2) ELEMENTOS ESSENCIAIS A UM PROJETO:• Topografia da área (dados topográficos, taludes, erosões);• Dados geológico-geotécnicos (investigação do subsolo -> camadas,

resistência, nível d’agua, compressibilidade etc.)• Dados da estrutura a construir (projeto de cargas, dimensões)• Dados sobre construções vizinhas (tipo de estrutura e fundação,

patologias, idade etc.)• Aspectos econômicos (tempo de execução, custo/beneficio)

3) CARGAS NA FUNDAÇÃO

A) Cargas Vivas:• Operacionais (ocupação de pessoas, veículos, equipamentos)• Ambientais (ventos, ondas, sismos)• Acidentais (solicitações especiais, colisões, explosões...)B) Cargas Mortas ou permanentes:• Peso próprio• Empuxo (agua ou terra)

4) CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM NBR 8681/84• Ações Permanentes: As que ocorrem com valores constantes durante

toda a vida da obra (peso próprio da construção e de equipamentos fixos, empuxos, esforços devidos a recalques de apoios);• Ações Variáveis: As que ocorrem com valores que apresentam

variações significativas em torno da média (ações devidas ao uso da obra, tipicamente)• Ações Especiais: As que têm duração extremamente curta e muito

baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da obra, mas que precisam ser consideradas no projeto de determinadas estruturas (explosões, colisões, incêndios, enchentes, sismos)

Peso específico dos materiais mais empregados em uma

construção.

Sobrecargas ou cargas úteis em lajes de piso e forro.

Tensão admissível recomendada pela ABNT.

5) INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO

• Sondagens a percussão (SPT):O ensaio de sondagem a percussão SPT (Soil Penetration Test), por

norma(NBR 6484), consiste da cravação de um amostrador de dimensões padronizadas, rosqueado em um conjunto de hastes metálicas que recebem e propagam (para o amostrador) a energia de golpes que são aplicados a partir da queda livre de um martelo (peso de ferro fundido ou aço) de massa equivalente a 65 kg, caindo de uma altura equivalente a 75 cm.

6) TIPOS DE FUNDAÇÕES

• As fundações se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo• Fundações diretas podem ser subdivididas em rasas e profundas.

(Rasas: ate 2,0m / Profundas: acima de 2,0m)• Fundações indiretas são sempre profundas, em função da forma de

transmissão de carga para o solo (atrito lateral) que exige grandes dimensões dos elementos de fundação.

6.1) FUNDAÇÕES DIRETAS RASASBlocos e alicerces:-> Blocos•Utilizado em estruturas de pequenas cargas;•Blocos são elementos estruturais de grande rigidez (com vigas baldrames);•Os eventuais esforços de tração são absorvidos pelo próprio material do bloco;•Geralmente, usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do solo está entre 0,5 e 1,0 m de profundidade.

-> Alicerces: também denominados de blocos corridos, são utilizados na construção de pequenas residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes, podendo ser de concreto, alvenaria ou de pedra.Exemplo de Bloco Exemplos de Alicerces

Sapatas: Ao contrário dos blocos, as sapatas não trabalham apenas à compressão simples, mas também à flexão, devendo, neste caso, serem executadas incluindo material resistente à tração.-> Sapatas Isoladas:De menor altura que os blocos, são aquelas que transmitem para o solo, através de sua base, a carga de uma coluna (pilar) ou um conjunto de colunas.

-> Sapatas Corridas:•São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes, as quais lhe transmitem a carga por metro linear. Para edificações cujas cargas não sejam muito grandes, como residências, pode-se utilizar alvenaria de tijolos, caso contrário, ou ainda para profundidades maiores que 1,0 m torna-se mais adequado e econômico o uso do concreto armado.

-> Sapatas Associadas: No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham, deve-se executar uma sapata associada.

-> Sapatas Alavancadas: No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar, cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar.

-> Radiers: A utilização de sapatas corridas é adequada economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapasse 50%. Caso contrário, é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação chamado radier. É usado de quando as cargas são pequenas e a resistência do terreno é baixa.

6.2) FUNDAÇÕES DIRETAS PROFUNDAS:-> Tubulões: são elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro.•Tubulação a seu aberto: Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água. Quando há tendência de desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria de tijolo, tubo de concreto ou tubo de aço. O fuste é escavado até a cota desejada, a base é alargada e posteriormente enche-se de concreto. Mostra-se uma alternativa econômica para altas cargas solicitadas superior a 250 Tf.

• Tubulão a ar comprimido: Este tipo de fundação é utilizado quando existe água, exigem-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes. Neste caso, a injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água, pois a pressão interna é maior que a pressão da água. A pressão empregada pode ser de no máximo 3,4 atm (340 kPa), limitando a profundidade de 34 m abaixo do nível do mar.• Pela legislação em vigor, só se é admitido trabalhos sob pressões

superiores a 150 kPa quando as seguintes providencias forem tomadas:- Estar à disposição da obra uma equipe permanente de socorro médico;- Estar disponível na obra câmara de descompressão equipada;- Existir na obra compressores e reservatórios de ar comprimido de reserva;- Que seja garantida a renovação do ar, sendo o ar injetado em condições

satisfatórias para o trabalho humano.

6.3) FUNDAÇÕES INDIRETAS:-> Brocas (ou estacas broca): São estacas executadas “in loco” sem molde, por perfuração no terreno com auxílio de um trado (diâmetro de 15 a 30 cm), sendo o furo posteriormente preenchido com o concreto apiloado.•Baixa capacidade de carga, geralmente entre 4 a 5 tf;•Há perigo de introdução de solo no concreto, quando do enchimento;•Há perigo, também, de estrangulamento do fuste;•Não existe garantia da verticalidade;•Só pode ser executada acima do lençol freático;•Comprimento máximo de aproximadamente 6,0 m (normalmente entre3,0 a 4,0 m);•Trabalha apenas à compressão, sendo que às vezes é utilizada uma armadura para fazer a ligação com os outros elementos da construção .

• Estacas: Elemento de fundação executado com auxílio de ferramentas ou equipamentos, podem ser fabricadas com diversos materiais, sendo as estacas de concreto e metálicas as mais usuais e são cravadas de três formas:

• Percussão: É o método de cravação mais empregado, o qual se utiliza pilões de queda-livre ou automáticos• Prensagem: Empregada onde há a necessidade de evitar barulhos e

vibrações, utiliza macacos hidráulicos que reagem contra uma plataforma com sobrecarga ou contra a própria estrutura• Vibração: Sistema que emprega um martelo dotado de garras (para

fixar a estaca), com massas excêntricas que giram com alta rotação, produzindo uma vibração de alta frequência à estaca.

-> Estacas de Madeira: São troncos de árvores cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves. Antes da difusão da utilização do concreto, elas eram empregadas quando a camada de apoio às fundações se encontrava em profundidades grandes.

-> Estacas Metálicas: São encontradas na forma de trilhos ou perfis. Não há possibilidade de quebra e, caso seja necessário realizar emendas, essas devem ser soldadas, não devendo permitir o uso de luvas ou anéis. Se utilizadas em serviços provisórios, podem se reaproveitadas várias vezes. Seu emprego necessita de cuidados com a corrosão do material metálico. Sua maior desvantagem é o custo

-> Estacas de concreto: As estacas de concreto são comercializadas com diferentes formatos geométricos. A capacidade de carga é bastante abrangente, podendo ser simplesmente armadas, protendidas, produzidas por vibração ou centrifugação.

-> Estacas de concreto moldada “in loco”:•Estacas Tipo Franki

• Estacas Tipo Strauss

-> Estacas Escavadas e Barretes:

•Estaca escavada, também chamada estação, é aquela com seção circular, executadas por escavação mecânica com equipamento rotativo, utilizando lama bentonítica e concretada.

•No caso da estaca barrete, geralmente utiliza-se um equipamento de escavação denominado “clamshell” mecânico ou hidráulico, com descida livre (cabo) ou com haste de guia (“kelly”) que permite uma melhor condição de verticalidade da estaca.

7) CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FUNDAÇÕES7.1) FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS:

7.2) ESTACAS PRÉ-FABRICADAS:

7.3) ESTACAS ESCAVADAS:

7.3) TUBULÃO:

8) CONCLUSÃO:

O melhor tipo de fundação é aquela que suporta as cargas da estrutura com segurança e se adéqua aos fatores topográficos, maciço de solos, aspectos técnicos e econômicos, sem afetar a integridade das construções vizinhas.

É importante a união entre os projetos estrutural e o projeto de fundações num grande e único projeto, uma vez que mudanças em um provocam reações imediatas no outro, resultando obras mais seguras e otimizadas.