Análises preliminares para escolha do modelo de ... Projeto, Execução e Controle de Estruturas e...

Análises preliminares para escolha do modelo de fundação de edificações Julho/2016

1 ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 11 Vol. 01/ 2016 julho/2016

Análises preliminares para escolha do modelo de fundação de

edificações

Paulo de Faria Ávila – [email protected]

Projeto, Execução e Controle de Estruturas e Fundações

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Várzea Grande/MT, 25 de julho de 2015

Resumo

O presente artigo trata das análises necessárias para a escolha do modelo de fundação a ser

utilizado quando da elaboração do projeto estrutural. É prática laboral em escritórios que o

projeto de fundação se inicie pelo recebimento/confecção da planta de cargas nos pilares,

cargas estas que serão dissipadas pelo solo através de um arcabouço estrutural, os elementos

de fundação, sejam eles sapatas, tubulões, estacas, radiers, entre outros modelos adotados

pela engenharia de estruturas. Quais os cuidados, parâmetros e análises deve o projetista de

fundações proceder para definir o modelo de fundação a ser adotado? O exame do subsolo

suporte com base exclusivamente dados de sondagem à percussão (SPT) pode se tornar

insuficiente para escolha de um modelo de fundação adequado, considerada a magnitude dos

carregamentos, o perfil do subsolo e os recalques admissíveis. Quanto melhor o

conhecimento do substrato suporte, melhores condições tem o projetista de adotar um modelo

de fundação correto para a estrutura, atendendo aos quesitos de segurança, desempenho e

economia. Através de pesquisa bibliográfica e normativa este artigo aborda fatores

essenciais que devem constituir as análises primeiras para o desenvolvimento do projeto de

fundação. Tornou-se conclusivo neste estudo que a avaliação conjugada do perfil

geológico/geotécnico, ladeado à planta de cargas e ao modelo estrutural, contemplando a

interação solo-estrutura, permite ao projetista de fundações escolher com maior precisão

qual o modelo de fundação melhor atende ao projeto como um todo.

Palavras-chave: Modelo de Fundação. Coeficiente de Segurança. Substrato suporte. Perfil

geotécnico/geológico. Capacidade de carga.

1. Introdução

Encontra-se em registros históricos que na antiga Babilônia o Código de

Hamurabi prescrevia em seu Artigo 229 a seguinte penalidade: “Se um construtor construir

uma casa para outrem, e não a fizer bem feita, e se a casa cair e matar seu dono, então o

construtor deverá ser condenado à morte” (apud Aoki (2011))1. Esta reflexão ilustra a

importância da segurança de uma edificação: se as penalidades são outras em tempos

1 AOKI, Nelson. Dogma do Fator de Segurança. Artigo. USP. 2011. [email protected].



hodiernos, a consideração e relevância do tema não sofreu qualquer decréscimo.

Dá-se o nome de fundação ao arcabouço estrutural de uma edificação que possui a

finalidade de transmitir cargas ao terreno subjacente. Segundo CAPUTO (1981: p.169)2 a

instalação da fundação é precedida preliminarmente de duas fases “essencialmente distintas:

o estudo das cargas atuantes sobre a fundação e o estudo do terreno”. De modo geral, as

cargas são a serem transmitidas à fundação pelos pilares são cargas verticais (forças axiais) e

momentos fletores em duas direções: Mx e My.

Quando da elaboração do projeto de fundação, e de posse da planta de cargas, a

análise dos carregamentos nos pilares – forças axiais e momentos fletores – deverá caminhar

passo a passo com o estudo do substrato suporte. Estes dois fatores, alicerçados em laudos e

exames, subsidiará a escolha do modelo de fundação a ser adotado. Esta fase de elaboração do

projeto de fundação é propriamente o objeto de estudo deste trabalho.

Em outras palavras, quais são os ponderadores e subsídios para escolha do modelo

de fundação a ser adotado? Recomenda CAPUTO (2001: p.169)3 que, de posse da planta de

cargas, o modelo de fundação a ser adotado deve atentar-se a que: “a) as cargas da estrutura devem ser transmitidas às camadas do terreno capazes de

suportá-las sem ruptura;

b) as deformações das camadas do solo subjacentes às fundações devem ser compatíveis

com as da estrutura;

c) a execução das fundações não deve causar danos às estruturas vizinhas;

d) ao lado do aspecto técnico, a escolha do tipo de fundação deve atentar também para o

aspecto econômico”.

Denota-se que o primeiro item sugerido pelo autor se refere à magnitude dos

esforços e à capacidade de carga da fundação – tensões admissíveis – constituindo o primeiro

passo, a saber, a compatibilização entre a planta de cargas e o estrato suporte da edificação. O

aspecto sequencial remete o projetista ao campo das deformações advindas de recalques e

vibrações, as quais devem se fazer harmônicas com os elementos, ligações e vinculações da

estrutura. No campo da engenharia, e como de fato ocorre, os corpos, inclusive o solo suporte,

são tomados em seu comportamento elástico e, portanto, deformáveis. Pequenas que sejam,

revelam ao projetista o estado de tensões nela atuantes.

O autor enfatiza ainda duas outras imprescindíveis preocupações que deve ter o

projetista: a garantia da estabilidade de estruturas vizinhas e o atendimento ao princípio da

economia. A existência de estruturas vizinhas – edificações – pode inviabilizar a instalação de

fundações que impliquem em cravações por vibração ou percussão, por exemplo. De

semelhante forma, a realização de escavações deve ser cuidadosamente projetada a fim de que

tais estruturas vizinhas não sejam abaladas.

Findo, em função dos recursos disponíveis, cabe ao engenheiro projetista de

fundações optar pelo modelo que agregue consigo o melhor custo benefício. Não haveria

qualquer razoabilidade justificável, por exemplo, na utilização de sofisticados ensaios,

equipamentos e maquinários para solução de um conjunto de cargas (edificação) de relativa

simplicidade, não obstante, e conforme já enfatizado, a possibilidade da existência no subsolo

de grandes camadas moles, implicando em consideráveis recalques ao longo da vida útil da

2 CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. Volume 2. Rio de Janeiro. Livros Técnicos e

Científicos, 1981. 3 Idem.



estrutura.

Segue-se que projeto de fundações deve atender à segurança estrutural (ELU) e às

limitações de deformação (ELS) - recalques, adicionando-se complementarmente os quesitos

de precauções de instalação e economia. Por outro lado, o nível destas investigações do

subsolo suporte, tanto quanto os demais quesitos, especialmente a interação solo-estrutura,

correlacionam-se diretamente ao porte da obra. A “interação solo-estrutura” e está definida no

sub item 3.46 da NBR 6122/20104 como sendo “mecanismos de análise estrutural que

consideram a deformabilidade das fundações juntamente com a super estrutura”.

No que se refere à investigação geológica a NBR 6122:2010, item 4.25,

recomenda que “em função do porte da obra ou de condicionantes específicos, deve ser

realizada vistoria geológica de campo por profissional de especializado...” e com relação à

investigação geotécnica, a mesma NBR no item 4.2 recomenda que “para qualquer

edificação deve ser feita uma campanha de investigação geotécnica preliminar, constituída

no mínimo por Sondagens à Percussão (com SPT)...”.

A recomendação Normativa é pontual e precisa: a investigação geológica é

condicionada ao porte da obra; a investigação geotécnica à percussão (SPT) torna-se condição

mínima para determinação da estratigrafia do terreno subjacente para qualquer tipo de

edificação a ser instalada. A importância fundamental da coleta e análise dos dados

geológicos e geotécnicos na escolha do modelo de fundação revela que toda obra de

engenharia possui fatores de segurança intrínsecos, os quais visam compatibilizar os métodos

de dimensionamento com as incertezas decorrentes das hipóteses simplificadoras adotadas no

cálculo.

Este artigo visa subsidiar o projetista de fundações no que se refere aos cuidados e

análises iniciais, após o recebimento da planta de carga e Laudo de Sondagem à Percussão

(SPT) e que antecedem a definição do modelo de fundação a ser adotado.

2. Cargas admissíveis em fundações

Recebida a planta de cargas pelo projetista de fundações objetiva-se correlacionar

o substrato suporte (cota geométrica) com capacidade de dissipar tais esforços ao solo,

considerada a capacidade deste, sem ruptura. As ações nas fundações estão definidas no item

5 da NBR 6122/2010 e são provenientes de:

a) Da superestrutura: Estas cargas devem ser fornecidas pelo projetista da

estrutura “a quem cabe individualizar qual conjunto de esforços para

verificação dos estados limites últimos (ELU) e qual conjunto para

verificação dos estados limites de serviço (ELS)”, em consonante ao

prescrito pela NBR 8681/2004 – Ações e Segurança nas Estruturas,

ressaltando ainda que tais carregamentos devem ser fornecidos em

termos de valores de projeto, ou seja, aplicados os devidos e respectivos

coeficientes de majoração de esforços;

b) Decorrentes do terreno: Conforme item 5.2 da NBR 6122/2010 são os

esforços advindos de empuxos de terra e empuxos de sobrecargas

4 Idem. 5 Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT NBR 6122:2010: Projeto e Execução de Fundações. 91 p.



atuantes no solo. Além disso, considera o documento normativo que caso

haja previsão de aterros em função de edificações vizinhas, estes devem

ser informados ao projetista de fundações. A contrapartida é informar o

projetista da estrutura dos esforços advindos de empuxos, possivelmente

ainda não considerados no projeto inicial da estrutura;

c) Decorrentes de água superficial e subterrânea: Aspecto fundamental

destas ações é a consideração da possibilidade de erosão por fluxos de

água. O alívio de cargas nas fundações por efeito favorável de subpressão

não pode ser considerado no dimensionamento;

d) Ações Excepcionais: Considerações referentes a tensões provocadas por

edificações (obras) vizinhas; tráfego de veículos e equipamentos pesados;

outros carregamentos especiais; explosão, sismos, etc;

e) Interação solo estrutura: considerações referentes a conformação dos

carregamentos e redistribuição dos esforços provocados pela deformação

no solo;

f) Peso próprio de fundações: Estabelece a Norma que seja considerado o

peso próprio de blocos de coroamento e sapatas ou um mínimo de 5%

dos carregamentos verticais permanentes para cômputo do peso próprio

das fundações;

g) Alívio de cargas em razão de viga alavanca: Permite a Norma a redução

em até 50% da carga nominal atuante para efeito de dimensionamento do

elemento de fundação.

Métodos de determinação de carga admissível em solos não é objeto de estudo de

trabalho. Aborda-se aspectos relevantes para determinação do modelo de fundação. A carga

admissível em fundações relaciona-se diretamente a dois fatores: o tipo de solo e o modelo de

cálculo adotado para conversão de resultados de ensaio em taxa de capacidade de carga do

solo. O Fator de segurança deve atender a critérios normativos e estará implícito no modelo

de cálculo adotado.

O valor contido na planta de cargas dos pilares, a ser dissipado ao solo, deverá ser

expresso em seu valor de projeto, nominado pela NBR 8681/2004 – Ações e Segurança nas

Estruturas como dS , ou carregamento solicitante. O valor solicitante de projeto para

Combinações Últimas Normais é definido pela mesma Norma, Item 5.1.3 – Requisitos de

Segurança, tomando-se os carregamentos permanentes, em seus valores característicos,

majorados pelos respectivos coeficientes de segurança, seguido de um carregamento variável,

majorado por seu devido coeficiente e os demais carregamentos variáveis multiplicados pelos

ponderadores, conforme expressão:

dF

n

j

jkQjkQ

m

i

qkGigi FFF2

0,,1

1

, ,

Onde:

kQiF , é o valor característico das ações permanentes;

kGF ,1 é o valor característico da ação variável tomada como principal para a



combinação;

jkQjF 0, é o valor reduzido de combinação para cada uma das demais ações

variáveis.

A Segurança nas Fundações, sob olhar da NBR 6120/2010 é abordada no Item 6,

e através do Sub Item 6.2.1.1.1 define os valores dos Coeficientes de Segurança para

Fundações Superficiais, conforme o Método para obtenção da Resistência Útima seja

Empírico ou Semi Empírico. Este quadro é mostrado abaixo:

Tabela 01: Fatores de Segurança para Fundações Superficiais – Coeficientes de minoração para

Solicitações de Compressão

Fonte: ABNT NBR 6120:2010, item 6.2.1.1

Observando o quadro verifica-se que o coeficiente de segurança a ser aplicado

para minoração da resistência última é diretamente proporcional aos ensaios realizados no

substrato e que melhor descrevam o seu comportamento. Além disso, a referida Norma define

no Item 7.3 procedimentos para obtenção da Tensão Admissível ou Tensão Resistente de

Projeto:

“7.3.1 – Prova de Carga sobre Placa

Ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR 6489, cujos resultados devem ser

interpretados de modo a considerar a relação modelo-protótico (efeito de escala)

bem como as camadas influenciadas de solo.

7.3.2 – Métodos Teóricos

Podem ser empregados métodos analíticos (teorias de capacidade de carga) nos

domínios de validade de sua aplicação, que comtemplem todas as particularidades

de projeto, inclusive a natureza do carregamento (drenado ou não drenado).

7.3.3 – Métodos semi-empiricos

São métodos que relacionam resultados de ensaios (tais como SPT, CPT, etc.) com

tensões admissíveis ou tensões resistentes de projeto. Devem ser observados os

domínios de validade de suas aplicações, bem como as dispersões dos dados e as



limitações regionais associadas a cada um dos métodos”.

Sob semelhante procedimento, define a mesma orientação Normativa os

Coeficientes de Minoração de Resistência para Fundações Profundas, através do Item 6.2.1.2

– Fatores de Segurança de Fundações Profundas. Deixa-se de consignar as tabelas e

coeficientes ( 4,3,2,1 ) a serem adotados em razão da natureza peculiar deste trabalho.

Ressalta-se, todavia, que a Carga Admissível da Fundação pode ser obtida por aplicação de

Métodos Semi-Empíricos (ensaios de campo), assim como pode ser obtida por obtida por

provas de carga executadas na fase de elaboração ou adequação do projeto.

Nota-se, com evidência, que no primeiro caso os valores auferidos são menos

precisos, definindo a Norma Fator de Segurança 2,0 para a carga admissível e 1,4 para a

Carga Resistente de Projeto. Já com a realização de provas de carga, o que resulta em maior

custo e também melhores resultados, o Fator de Segurança a ser adotado é de 1,6 para a Carga

Admissível e 1,14 para a Carga Resistente de Projeto.

Para a realização das provas de cargas considera-se importante ressaltar que:

a) As provas de cargas sejam estáticas;

b) As provas de cargas sejam especificadas na fase de projeto e executadas no

início da obra de modo que o projeto possa ser adequado para as demais estacas;

c) As provas de carga sejam levadas até uma carga no mínimo duas vezes a carga

admissível prevista em projeto.

Há a necessidade de diferenciar bem os conceitos de capacidade de carga e carga

admissível. O primeiro se refere ao modelo de cálculo para a resistência do solo ao

cisalhamento, ou seja, ao método utilizado para conversão de propriedades e coeficientes de

ensaio e laboratório em valores de capacidade de carga. Já o segundo conceito, carga

admissível, refere-se à aplicação do devido e respectivo coeficiente de segurança ao valor

encontrado através do modelo de cálculo.

Assim, também é importante ressaltar que a Norma não se atém primordialmente

ao coeficiente de segurança e não ao modelo de cálculo, o qual pode ser adotado pelo projeto.

Visando ressaltar a importância do coeficiente de segurança a ser adotado, a grande

responsabilidade do Engenheiro de Fundações, tanto no projeto como na execução, CAPUTO

(2001: p. 186)6 apresenta o seguinte quadro:

Fatores que influenciam a

escolha do Coeficiente de

Segurança

Coeficiente de Segurança

Pequeno Grande

Propriedades dos Materiais Solo homogêneo, Investigações

geotécnicas amplas

Solo não homogêneo,

Investigações Geotécnicas

escassas

Influências exteriores, tais como

vento, água, tremores de terra,

Grande número de informações

medidas e observações Poucas informações disponíveis

6 Op cit.



etc. disponíveis

Precisão do Modelo de Cálculo Modelo bem representativo das

condições reais

Modelo grosseiramente

representativo das condições

reais

Consequências em caso de

acidente

Consequências

financeiras limitadas

e sem perdas de

vidas humanas

Consequências

financeiras

consideráveis e

risco de perdas de

vidas humanas

Consequências

financeiras

desastrosas e

elevadas perdas de

vidas humanas

Tabela 02: Coeficiente de Segurança de Fundações em função de possíveis riscos (consequências)

Fonte: CAPUTO, 2001: p. 186

O consagrado autor na área de solos e fundações supramencionado enfatiza

claramente que a adoção do Coeficiente de Segurança, ainda que normatizado, passa pelo

crivo do projetista da fundação. É também função precípua do conhecimento do estrato

suporte, da abundância ou escassez de investigações geológicas e geotécnicas, como também

da precisão do modelo de cálculo adotado.

O quadro vem ainda mostrar que o paradigma no qual muitos profissionais ou

leigos acreditam de que o maior valor do Coeficiente de Segurança é garantia da infalibilidade

da estrutura pode se tornar uma falácia. Paradoxamente, o grande fator determinante do

Coeficiente de Segurança é o conhecimento do substrato, através de abundantes investigações

e ensaios, através do que ocorre considerável redução do Coeficiente de segurança a ser

adotado. Esta redução é inclusive justificada, chegando ao patamar de 1,14 (conforme visto

anteriormente) mesmo porque as cargas já foram adotadas em seu valor de projeto, atendendo

à recomendação Normativa.

Desta forma, a definição do modelo de fundação perpassa a análise das Tensões

Admissíveis, analisada conjuntamente com a magnitude das cargas. Entretanto, também a

Tensão Resistente de Projeto é função das Investigações a serem desencadeadas, as quais são

atreladas aos Coeficientes de Segurança anteriormente definidos. Portanto, dependendo do

porte da obra e magnitude dos esforços, apontam-se as investigações geológicas e geotécnicas

necessárias.

A engenharia é reconhecidamente uma antiga profissão e ciência. Entretanto, o

estudo do solo e seu comportamento foi basicamente um trabalho desenvolvido no Século

XX. Grandes estudiosos e autores das teorias atualmente em uso são contemporâneos, ainda

que as bases teóricas tenham sido lançadas nos Século XVIII e XIX.

Diante de tantas variáveis que envolvem o problema de escolha e

dimensionamento da fundação, segue-se que é imprescindível que o Engenheiro,

especialmente o projetista de fundações, busque compreender o comportamento do solo.

Como material, o solo possui comportamento frágil. A fragilidade é a contraposição da

ductilidade, propriedade esta que pode ser definida como a capacidade que tem um material

de se deformar sem se romper.

A mecânica dos solos, para efeito de estudo e simplificação, adota o solo como

sendo um material homogêneo e estratificado. Sendo um material frágil, sujeita-se

basicamente a esforços de compressão – Tensões Normais – e sua ruptura é por cisalhamento.

Os estudos de Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806), físico francês, e do Engenheiro

Alemão Christian Otto Mohr (1835), mais conhecido pelo desenvolvimento do método



gráfico de determinação de Tensões Principais pelo “Círculo de Mohr”, constituem ainda hoje

a base teórica e referencial para os esforços devidos ao cisalhamento.

Adotando o solo como um meio contínuo para efeito de estudo de

comportamento, este é admitido sujeito a tensões e deformações. No estudo do

comportamento do solo dois coeficientes são essenciais para sua caracterização, no que se

refere à capacidade de carga: o coeficiente de coesão e o ângulo de atrito.

O atrito existente entre as partículas do solo, diretamente proporcional à

resistência ao cisalhamento, é promovido por diversos fatores. Um deles refere-se à ligação

química entre as partículas. Esta parcela da coesão é significativa e é chamada de coesão real.

Outra parcela, chamada de coesão aparente é devida à pressão capilar no meio intersticial.

Oscila com o grau de saturação e atua principalmente em solos argilosos. É normalmente

designado pela letra “c” nos modelos para obtenção da capacidade de carga do solo e também

chamado de constante do solo (material).

O ângulo de atrito também é uma propriedade do tipo de solo e expressa a

resistência promovida pelo atrito físico entre as partículas do solo. Pode ser definido como o

Módulo da força tangencial necessária para provocar o deslizamento de um plano sobre outro

com atuação de forças horizontais e verticais. O ângulo de atrito é medido entre a tangente e o

plano horizontal do gráfico constituído.

Vale observar que nos modelos de ensaios ao Cisalhamento Mohr e Coulomb e

Mohr-Coulomb o coeficiente de coesão “c” (constante do material) e o ângulo de atrito (φ)

constituem as variáveis principais. Tanto o coeficiente de coesão, como o ângulo de atrito são

bem representados pelo “Ensaio Direto”, dentre os mais antigos ensaios realizados em solo

cujo modelo laboratorial e gráfico representa o critério de ruptura de Coulomb e o qual é

representado a seguir:

Figura 01: Quadro representativo do Critério de Ruptura de Coulomb



Fonte: PINTO, 2006: p. 2537

Figura 02: Quadro representativo do Critério de Ruptura de Coulomb

Fonte: PINTO, 2006: p. 255 ss8

A figura 03 mostra o esquema laboratorial desenvolvido por Coulomb para

verificação da resistência do solo ao cisalhamento. Nota-se que a força Normal (N) é aplicada

conjuntamente com a força tangencial (T). A tensão é aplicada até que a parte superior do

bloco sofra um deslizamento, provocando a ruptura do solo. A relação entre a força de

cisalhamento e a área - A

N , assim como a relação entre a força tangencial e a área do

bloco - A

T , conjuntamente, constituem o Módulo representativo do material, enquanto

que o ângulo entre esta curva e a horizontal constitui o ângulo de atrito do solo.

7 PINTO, Carlos de Souza. Curso básico de mecânica dos solos em 16 aulas. 3ª edição. São Paulo/SP. Oficina de

textos:2006. Página 253.

8 PINTO, Carlos de Souza. Curso básico de mecânica dos solos em 16 aulas. 3ª edição. São Paulo/SP. Oficina de

textos:2006. Página 255 e seguintes.



Figura 03: Curvas dos recalques de fundação em função da compressibilidade do solo.

Fonte: CAPUTO (2001: p. 183)

Estas curvas, formada pelas tensões de cisalhamento e tangenciais são

apresentadas na figura 04. A parte inicial da figura mostra que a constante do material “c”

atua conjuntamente com a resistência advinda do atrito entre as partículas e constituem a

equação geral do modelo τ = c + σ tanφ. O gráfico seguinte mostra a curva para um solo no

qual a constante “c” é nula, ou seja, sem coesão. O último gráfico apresenta que todo solo

coesivo, e considerando apenas a resistência ao cisalhamento promovida por esta propriedade,

constitui uma constante.

Faz-se necessário ainda considerar que cada solo, em consonância ao seu grau de

compressibilidade, conforme de apresente em estado fofo, semi-compacto ou compacto, ao

ser submetido aos esforços de compressão, desenvolverá deformações compatíveis às tensões

às quais é submetido. O quadro abaixo descreve o comportamento de um solo, em se tratando

dos recalques em função do nível de compressibilidade.

Para um solo fofo ou de grande camada compressível há que se considerar a

primeira curva, produzida pelo esforço P’r e recalque r’. Verifica-se um recalque constante e

proporcional à força P’r. Neste caso a ruptura dar-se-á quando o recalque for considerado

excessivo para o modelo adotado. A característica principal é que a curva não apresenta um

ponto definido de ruptura.

A curva formada pela carga Pr e o recalque r refere-se a solos pouco

compressíveis (semi compactos e compactos). Para estes solos os esforços produzem baixas

deformações e recalques. A curva produzida apresenta um ponto específico de ruptura a partir

do qual os acréscimos nos recalques serão bem maiores e desproporcionais ao acréscimo da

força Pr.

3. Investigações Geológicas e Geotécnicas



Em conformidade à NBR 6122/2010 o projeto de fundações deve ser precedido de

Investigações Geológicas e Geotécnicas. Através do reconhecimento inicial do terreno (local)

onde haverá de ser instalada a Edificação, e seguindo as orientações da mesma Normativa,

deseja-se:

a) Fazer o reconhecimento do local;

b) Caracterizar feições topográficas e eventuais indícios de instabilidades de

taludes;

c) Verificar eventuais indícios da presença de aterro (bota fora) na área;

d) Verificar possível existência de materiais contaminantes lançados no local ou

existentes em decorrência de ocupação anterior;

e) Qual a prática local de projeto e execução de fundações;

f) O estado das construções vizinhas;

g) Identificar outras características geotécnicas/geológicas de interesse, como a

presença de matacões, afloramentos rochosos nas imediações, áreas brejosas,

minas de água, etc.

Este reconhecimento inicial deve ser realizado por profissional especializado e

constitui documentação suporte, tanto à realização do projeto, como para a equipe de

execução. A NBR 6122/2010, no item 4.2 recomenda que “Em função do porte da obra ou de

condicionantes específicos, deve ser realizada vistoria geológica de campo por profissional

especializado, eventualmente complementada por estudos geológicos adicionais”.

A análise do perfil geológico complementa os dados do perfil geotécnico. A

análise ampla dos dados disponíveis permite ao profissional e pesquisador munir-se de

avaliações mais precisas, recursos adicionais, ante o conhecimento mais detalhado do

substrato suporte, o qual haverá de interagir com o arcabouço estrutural (interação solo-

estrutura), deixando à mostra fatores que poderiam estar ocultos quando de uma avaliação

embasada unicamente em um laudo de sondagem à percussão SPT (Standart Penetration

Test), único ensaio efetivamente obrigatório sob cunho Normativo.

Geologia, do dicionário, “é a ciência que estuda a terra, sua composição,

estrutura, propriedades físicas e processos que lhe dão forma”. Assim, dá-se o nome de

investigação geológica ao conjunto de procedimentos realizados no terreno que remetem ao

processo natural lá ocorrido. Objetiva o mapeamento das rochas e solos; afloramentos ou

escavações; a topografia e relevo (descrição geomorfológica); assim como observação de

dobras, falhas ou fraturas (geologia estrutural).

Tal como a investigação geológica inicial, deve ser realizada uma investigação

geotécnica básica e preliminar. A Geotecnia visa caracterizar o substrato e suas propriedades.

Este estudo inicial, o qual deve ser constituído no mínimo pela Sondagem à Percussão

(Standard Penetration Test – SPT), visa definir entre outros fatores:

1) A estratigrafia do substrato e classificação dos solos encontrados, em

conformidade à NBR 6502/1995;

2) A posição do nível de água;

3) A medida do índice de resistência à penetração SPTN , segundo a NBR

6484/2001.

As investigações geotécnicas objetivam a aplicação de métodos científicos e

princípios de engenharia para a aquisição, interpretação e uso do conhecimento dos materiais



da crosta terrestre e materiais do substrato suporte para a solução de problemas de engenharia.

Para edificações usuais, e conforme o porte da obra e demais investigações julgadas

necessárias pelo projetista de fundações, é prática laboral a solicitação dos seguintes exames:

a) Sondagem à Percussão: Este ensaio é obrigatório para o projeto de fundação de

qualquer tipo de edificação e constitui o ensaio mais utilizado na maioria dos

países. O Standard Penetration Test – SPT é normatizado pela ABNT NBR

6484/2001: Solo – Sondagens de simples reconhecimento com SPT e permite a

determinação do perfil estratigráfico das várias camadas constituintes do

substrato através da coleta e análise dos solos componentes, com vistas à

determinação da Carga Admissível. Após este ensaio define-se pela

necessidade ou não de novas investigações.

b) Sondagens Mistas e Rotativas: Este tipo de sondagem é realizado sempre que

há duvida sobre a camada do impenetrável à percussão. Objetiva a

determinação do SPTN .

c) Sondagem à Percussão com medida de Torque: SPT-T

O que caracteriza este tipo de Sondagem é que ao final da cravação do

amostrador é realizada a sua rotação para medida do torque necessário a este

esforço. O objetivo é avaliar o atrito existente entre o solo e o amostrador para

posterior conversão, pela aplicação de método específico, da capacidade de

carga lateral de estacas.

d) Ensaio de Cone (CPT): Este ensaio é normatizado pela ABNT NBR

12069/1991 e que consiste na cravação contínua de uma ponteira cônica e luva

de atrito. Visa coletar amostras para determinação da estratigrafia e capacidade

do solo. Quando este ensaio é complementado com a determinação das tensões

de poropressão, o equipamento passa a ser chamado de Piezzocone e o ensaio

de CPT-U.

e) Ensaio de Placa: É caracterizado pela aplicação de carga direta no solo, com o

objetivo de determinar a deformabilidade e a capacidade de carga do solo. É

Normatizado pela ABNT NBR 6489/1984 e sua aplicação influi diretamente

nos coeficientes de segurança a serem adotados para determinação da Carga

Admissível e Carga Resistente de Projeto.

4. Escolha do Modelo de Fundação Denota-se, no decorrer do estudo, que a escolha do Modelo de Fundação a ser

adotado para uma edificação é um problema de muitas variáveis. A própria Norma julga

recomendável “considerar a prática local de projeto e execução de fundações”, ou seja,

experiências anteriores, a fim de que se possa julgar os resultados já auferidos até o momento.

GOODMAN e KAROL, apud CAPUTO (2001: p.182)9 sugere um quadro de sugestões para

escolha do modelo de fundação, conforme abaixo.

Condições do Subsolo Possibilidades de Fundação

Estruturas Leves/Flexíveis Estruturas Pesadas/Rígidas

9 Op cit.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Crosta_terrestre

http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia



Camada resistente a pequena

profundidade Sapatas ou Blocos

1) Sapatas ou Blocos;

2) “Radier” raso.

Camada compressível de grande

espessura

1) Sapatas em solo não

coesivo previamente

compactado;

2) “Radier” raso;

3) Estacas flutuantes

1) Radier profundo com

eventual estrutura de

enrijecimento;

2) Estacas de grande

comprimento;

3) Estacas flutuantes.

Camadas fracas sobrejacentes a

uma camada resistente

1) Estacas de ponta;

2) Sapatas ou Blocos em solo

não coesivo previamente

compactado ou um solo

pré-carregado;

3) “Radier” raso.

1) Estacas de ponta ou

tubulões;

2) “Radier” profundo.

Camada resistente sobrejacente à

camada fraca

1) Sapatas ou Blocos

2) “Radier” raso

1) “Radier” profundo

(Fundação Flutuante);

2) Estacas de grande

comprimento ou tubulões,

atravessando a camada

fraca

Camadas fracas e resistentes

alternadas

1) Sapatas ou Blocos;

2) “Radier” raso

1) “Radier” profundo;

2) Estacas ou Tubulões com

apoio numa camada

resistente.

Tabela 03: Escolha do modelo de fundação em função do tipo de fundação e da estrutura

Fonte: CAPUTO, 2001: p. 182

Portanto, o quadro acima sugere que o projetista de fundações lance mão, a priori,

da planta de cargas e do Laudo de Sondagem à Percussão ( SPTN ) e analise a estratigrafia do

substrato suporte, fazendo uma conformação prévia entre carga, solo e modelo de fundação.

Em outras palavras, isso equivale a promover a interação solo-estrutura, sabendo que o

primeiro incontinentemente se deformará ante a atuação do carregamento e a segunda sofrerá

recalques em função da acomodação às deformações.

O passo sequencial é adotar o adequado modelo de cálculo para o caso concreto,

principalmente considerando o grande quantitativo de variáveis que envolvem a modelagem

como um todo. Por outro lado, enfatizado pela própria recomendação normativa, a

experiência cumulada na história da execução de tantos projetos não pode ser desprezada.

Constitui um precioso acervo, muitas vezes registrado por profissionais, cuja aplicabilidade é

tão válida quanto o próprio modelo físico/matemático.

5. Considerações finais

Acomodar confortavelmente cargas no solo, promovendo uma adequada interação

solo-estrutura constitui um trabalho de grande técnica, conhecimento e experiência. Recebida

a planta de cargas e o Laudo de Sondagem a SPT (Standard Penetration Test) o projetista de

fundações iniciará um conjunto de análises e procedimentos que culminará no Projeto de

Fundação. Perpassará, contudo, por criteriosa análise do perfil Geológico e Geotécnico, pela



solicitação ou não de exames complementares, análise do perfil da estrutura e recalques

admissíveis, estudo da estabilidade de estruturas vizinhas, além do quesito economia.

Desta forma, o desempenho da estrutura, que está diretamente vinculado ao

comportamento da fundação, é produto das tensões e deformações desenvolvidas no solo, que

por sua vez exterioriza suas propriedades mediante a capacidade de carga e tensões

admissíveis – critérios de ruptura - em conformidade ao modelo de cálculo utilizado.

Os quadros e tabelas apresentados neste estudo demonstram que em função do

porte da obra exames complementares do substrato suporte deverão ser solicitados. Estes

exames proveem o modelo de segurança e clareza do comportamento do solo ante a atuação

dos esforços, inclusive reduzindo os coeficientes de segurança a serem utilizados, melhorando

o desempenho da fundação no que se refere aos quesitos recalques/deformações, segurança e

economia. Ao contrário, a adoção de estruturas de fundação superdimensionadas e altos

coeficientes de segurança para compensar o desconhecimento do subsolo, não produzem

segurança e não atendem aos quesitos de um correto e ético trabalho de engenharia,

apontando ainda para graves riscos de acidentes, quando perdas materiais e de vidas humanas

serão inevitáveis.

A responsabilidade do engenheiro, em quaisquer ocasiões do exercício

profissional é sempre proporcional às possíveis consequências em caso de erros ou

ocorrências que superem as margens de segurança definidas em projeto. Ainda que os

modelos aplicáveis ao dimensionamento de estruturas sejam mais probabilísticos que

matemáticos, minimizar as possibilidades de colapso da estrutura, sem deixar de atender

outros quesitos aplicáveis, é o desafio do profissional de engenharia, neste caso do projetista

de fundações.

6. Referências Bibliográficas

ABNT NBR 6122:2010 – Projeto e Execução de Fundações;

ABNT NBR 6484:2001 – Solo – Sondagens de simples reconhecimento com SPT – Método

de ensaio;

ABNT NBR 6502:1995 – Rochas e Solos – Terminologia;

ABNT NBR 7250:1982 – Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em

sondagens de simples reconhecimento dos solos;

ABNT NBR 8036:1983 – Programação de Sondagens de simples reconhecimento dos solos

para fundações de edifícios;

CÂMARA, Kadson Ranniere da Rocha e Alexandre da Costa Pereira. Análise de perfis de

sondagem SPT e caracterização Geotécnica de solos do município de natal. Abril/2005.

Artigo.



AOKI, Nelson. DOGMA DO FATOR DE SEGURANÇA – Artigo. USP – São Carlos. 2011.

Artigo.

ADÃO, Francisco Xavier. Concreto Armado: novo milênio. Cálculo prático e econômico.

Interciência. Rio de Janeiro/RJ. 1ª Edição. 2002.

FUSCO, Péricles Brasiliense. Fundamentos do Projeto Estrutural. Volume I. Grêmio

Politécnico. São Paulo, 1975.

CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e suas aplicações. Editora S.A.Rio de Janeiro.

Livros técnicos e científicos. 4ª Edição, Volume 2. 1981;

PINTO, Carlos de Souza. Curso básico de mecânica dos solos em 16 aulas. 3ª edição. São

Paulo/SP. Oficina de textos: 2006.

Análises preliminares para escolha do modelo de ... Projeto, Execução e Controle de Estruturas e...

Documents

Transcript of Análises preliminares para escolha do modelo de ... Projeto, Execução e Controle de Estruturas e...