Aula 01 - fundações

48

description

fundações

Transcript of Aula 01 - fundações

Page 1: Aula 01 - fundações
Page 2: Aula 01 - fundações

FUNDAÇÕES E GEOTECNIAEVELYNE EMANUELLE

2

Page 3: Aula 01 - fundações

FUNDAÇÕES

EVELYNE EMANUELLE3

Parte de concreto, aço ou madeira que fica enterrada para transferir a carga da estrutura para o terreno

FUNDAÇÕES É O CONJUNTO SOLO + INFRAESTRUTURA QUE TEM O OBJETIVO DE TRANSFERIR CARGA PARA O TERRENO FIRME, DE UMA

EDIFICAÇÃO (EDIFÍCIOS, BARRAGENS, PONTES, TÚNEL, VIADUTO, ETC)

ESTRUTURA

INFRAESTRUTURA

Page 4: Aula 01 - fundações

AO CONTRATAR UM BOM PROJETO DE FUNDAÇÕES O QUE O CLIENTE DESEJA?

EVELYNE EMANUELLE 4

Page 5: Aula 01 - fundações

FUNDAÇÕES

EVELYNE EMANUELLE5

PESQUISAS DEMONSTRAM QUE 99% DOS PROBLEMAS DE FUNDAÇÕES ESTÁ NO SOLOSOLO

O QUE DEVEMOS PROCURAR FAZER PARA CONSTRUIR COM SEGURANÇA?

CONHECIMENTO DO SOLO+

PROJETO+

EXECUÇÃO

Page 6: Aula 01 - fundações

Requisitos Básicos• São quatro os requisitos básicos a serem satisfeitos por uma fundação:

• apresentar segurança à ruptura suficiente, seja do terreno sobre o qual se apoia a superestrutura, como também do material que constitui o elemento de fundação.

• conduzir a valores de deformações (recalques ou mesmo deslocamentos horizontais) compatíveis à superestrutura projetada.

• não oferecer riscos de segurança às fundações de estruturas vizinhas.

• atender aos aspectos econômicos.

EVELYNE EMANUELLE6

Page 7: Aula 01 - fundações

PROJETO + EXECUÇÃO

SEGURANÇA – não recalcar

EVELYNE EMANUELLE7

RECALQUEDeslocamento vertical para baixo da base de uma fundação superficial em relação a

uma referencia fixa.

Todas as fundações sofrem recalque em alguma medida, já que os materiais do solono entorno e abaixo da edificação delas ajustam-se às cargas do edifício.

RECALQUE TOTAL RECALQUE DIFERENCIAL

Toda estrutura suporta um recalque, denominado recalque admissível

Page 8: Aula 01 - fundações

RECALQUES

EVELYNE EMANUELLE 8

r i

Recalque Inicial: Ocorre de 3 a 7 dias pela saída de gases do solo

r a

Recalque por adensamento: Ocorre pelo rebaixamento de lençol freático

Para que ele ocorra há necessidade de haver no solo uma camada mole, adensável (SPT

<10);Área de grande variação sazonal

Recalque por colapso. Onde há perda de Resistência do solo, quebra sua estrutura e o solo vai desmontar, recalcando rapidamente. Principalmente se houver vazamento de Águas residuais

Page 9: Aula 01 - fundações

RECALQUES LIMITES

EVELYNE EMANUELLE9

Alguns autores associam os recalques às deformações

limites

Page 10: Aula 01 - fundações

• A segurança à ruptura do elemento de fundação como peça estrutural éperfeitamente compreensível, devendo suportar ainda os eventuaisesforços executivos, como também a possível agressividade do meio emque se encontra.

EVELYNE EMANUELLE 10

Page 11: Aula 01 - fundações

PROJETO + EXECUÇÃO

RUTURA - ROMPER (SOLO E INFRAESTRUTURA)

EVELYNE EMANUELLE11

NENHUM DOS DOIS DEVE ROMPER

O GRANDE PROBLEMA DESSE FENÔMENO É QUE NÃO DÁ TEMPO DE ESCORAR E RECUPERAR O PRÉDIO.

Page 12: Aula 01 - fundações

TIPOS DE FUNDAÇÕES

EVELYNE EMANUELLE 12

Page 13: Aula 01 - fundações

TIPOS DE FUNDAÇÕES E TERMINOLOGIA

As fundações são convencionalmente separadas em dois grupos:- Fundações Superficiais (ou diretas ou rasas);- Fundações Profundas

EVELYNE EMANUELLE 13

O QUE AS DISTINGUE?

A NBR 6122 determinou que fundaçõesprofundas são aquelas cujas bases estãoimplantadas a uma profundidadesuperior a duas vezes sua menordimensão, e a pelo menos 3 m deprofundidade

Page 14: Aula 01 - fundações

DEFINIÇÕES

EVELYNE EMANUELLE 14

Fundações Superficiais: elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelastensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação aoterreno adjacente é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação.

Fundações profundas: Elementos de fundação que transmitem a carga ao terreno ou pela base(resistência da ponta) ou por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinaçãodas duas, devendo sua ponte ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de suamenor dimensão em planta e, no mínimo 3,0 m. Neste tipo de fundação se incluem as estacas eos tubulões.

NBR 6122

Page 15: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 15

TIPOS DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

Bloco: elemento de fundação de concreto simples, dimensionado de maneira que as tensões de tração nele resultantes possam ser resistidas pelo concreto, sem a necessidade de armadura

A principal característica desses tipos de fundação é que

os materiais que os constituem devem trabalhar

unicamente à compressão (cerca de 5 Mpa para blocos de

concreto simples e 2 Mpa para os de alvenaria de pedras).

Page 16: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE16

Page 17: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 17• A sua utilização , por questões econômicas , fica restrita para cargas

inferiores a 500KN.

Os blocos de fundação podem ser dimensionados de tal maneira que o ângulo , expresso em radianos e mostrado na Figura , satisfaça à equação:

tan adm

------ ------ + 1

ct

Onde:

adm = tensão admissível do terreno, em MPa

ct = tensão de tração no concreto

(ct = 0,4 ftk 0,8 MPa)

ftk = resistência característica à tração do concreto, cujo valor pode ser obtido a partir da resistência característica à compressão

(fck) pelas equações:

fck

ftk = ---- para fck 18MPa10

ftk = 0,06fck + 0,7MPa para fck 18MPa

Page 18: Aula 01 - fundações

18

Sapata: Elemento de fundação superficialde concreto armado, dimensionado demodo que as tensões produzidas nãosejam resistidas pelo concreto, mas simpelo emprego da armadura. Pode possuirespessura constante ou variável, sendosua base em planta normalmentequadrada, retangular ou trapezoidal.

Page 19: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE19

Page 20: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 20

No estudo das sapatas sujeitas a força normal de compressão deve-se analisá-las segundo dois aspectos:

• Estabilidade externa

• Estabilidade interna.

Entende-se por estabilidade externa o equilíbrio da sapata em relação ao terreno.

A distribuição das pressões no contato sapata-solo depende do tipo do solo e da sua rigidez.

Page 21: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 21

• Na verificação da estabilidade externa de sapatas assentes em solo tem sido adotado um diagrama convencional, na grande maioria dos casos a favor da segurança, admitindo a distribuição de tensões linear

Desse modo a área mínima necessária

para que a estabilidade externa seja

satisfatória será :

Page 22: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE22

• No caso de sapatas retangulares os dados B e L devem obedecer certa relação, a fim de que o dimensionamento seja econômico. Esta relação procura igualar os momentos e consiste em impor a condição do retângulo da base ter igual afastamento, nas duas direções do retângulo do pilar e é matematicamente traduzida por:

Page 23: Aula 01 - fundações

(também chamada de baldrame ou de viga de fundação)

EVELYNE EMANUELLE 23

SAPATA CORRIDA

Sapata sujeita a ação de uma carga distribuída linearmente ou de pilares em um mesmo alinhamento

Page 24: Aula 01 - fundações

Elemento de fundação constituído por um conjunto de vigas que se cruzam nos pilares

EVELYNE EMANUELLE24

GRELHA

Não citado pela NBR 6122/2010

SAPATA ASSOCIADA:

Sapata que recebe mais de um pilar

Page 25: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 25

• Em planta, as sapatas, assim como os blocos, não devem ter dimensãoinferior a 60 cm e sua base deve ser assente a uma profundidade tal quegaranta que o solo de apoio não seja influenciado pelos agentesatmosféricos e fluxos d'água. Nas divisas com terrenos vizinhos, salvoquando a fundação for assente sobre rocha, tal profundidade não deveser inferior a 1,5 m.

• Nos terrenos com topografia acidentada, a implantação de qualquerobra e de suas fundações deve ser feita de maneira a não impedir autilização satisfatória dos terrenos vizinhos.

• Em fundações que não se apoiam sobre rocha, deve ser lançadoanteriormente à sua execução uma camada de concreto simples deregularização de no mínimo 5cm de espessura, ocupando toda a área dacava da fundação.

• Nas fundações apoiadas em rocha, após a preparação acima, deve-seexecutar um enchimento de concreto de modo a se obter umasuperfície plana e horizontal. O concreto a ser utilizado deve terresistência compatível com a pressão de trabalho da sapata.

Page 26: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 26

• No caso de fundações próximas, porém situadas em cotas diferentes, a reta de maior declive que passa pelos seus bordos deve fazer, com a vertical, um ângulo como mostrado na Figura 22, com os seguintes valores:

• solos pouco resistentes: 60°;

• solos resistentes: = 45°;

• rochas: = 30

• A fundação situada em cota mais baixa deve ser executada em primeiro lugar, a não ser que se tomem cuidados especiais.

Page 27: Aula 01 - fundações

ESTACA: elemento de fundação profunda, executado por ferramentas ou equipamentos, execução esta que pode ser por cravação ou escavação, ou ainda, mista;

EVELYNE EMANUELLE27

RADIERElemento de fundação superficial que recebe parte ou todos os pilares de uma estrutura

TIPOS DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS

Page 28: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 28

TUBULÃO: elemento de fundação profunda de forma cilíndrica que, pelo menos na sua fase final de execução requer a descida de operário ou técnico (o tubulãonão difere da estaca por suas dimensões, mas pelo processo executivo, que envolve a descida de pessoas).

Esse operário desce para alargar a base ou para limpar o fundo da escavação, Em escavações mecânicas, o operário desce para executar a base.

Page 29: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE29

Page 30: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 30

Page 31: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE31

Page 32: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 32

Page 33: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 33

ESTACA PRE MOLDADA OU PRÉ FABRICADA DE CONCRETO

Estaca constituída de segmentos de concreto pré moldado oupré fabricado e introduza no terreno por golpes de martelo degravidade, de explosão, hidráulico ou martelo vibratório.

ESTACAS DE CONCRETO MOLDADAS IN LOCO

Estaca executada preenchendo-se com concreto ou comargamassa, perfurações previamente feitas no terreno

Page 34: Aula 01 - fundações

ESTACA DE REAÇÃO (MEGA OU PRENSADA)

Estaca introduzida no terreno por meio de macaco hidráulico reagindo contra uma estrutura já existente ou criada especificamente para esta finalidade

ESTACA RAIZ

Estaca armada e preenchida com argamassa de cimento e areia, moldada in loco executada através de perfuração rotativa ou rotopercursiva, revestida integralmente, no trecho em solo, por um conjunto de tubos metálicos recuperáveis

EVELYNE EMANUELLE34

Page 35: Aula 01 - fundações

ESTACA FRANKI

Estaca moldada in locoexecutada pela cravação,por meio de sucessivosgolpes de pilão, de um tubode ponta fechada por umabucha seca constituída depedra e areia, previamentefirmada na extremidadeinferior do tubo por atrito.Esta base possui basealargada e é integralmentearmada.

EVELYNE EMANUELLE 35

Page 36: Aula 01 - fundações

ESTACA HÉLICE CONTÍNUA

• A estaca hélice contínua é uma estaca moldada no local após a introdução no terreno de um trado contínuo, por rotação, até a profundidade estabelecida pelo projeto e injeção de concreto através da haste central do trado simultaneamente com a sua retirada do furo.

• Os diâmetros usuais vão de 25cm a 100 cm e com cargas de trabalho de 250 KN até 3.900 KN

EVELYNE EMANUELLE 36

Page 37: Aula 01 - fundações

As fases de execução desta estaca são: perfuração, concretagem simultânea à extração da hélice e colocação da armação conforme abaixo:

• A perfuração consiste em cravar a hélice no terreno por meio de torque apropriado para vencer a sua resistência.

• A haste de perfuração é composta por uma hélice espiral solidarizada a um tubo central, equipada com dentes na extremidade inferior que possibilitam a sua penetração no terreno.

• A metodologia de perfuração permite a sua execução em terrenos coesivos e arenosos, na presença ou não do lençol freático e atravessa camadas resistentes com índices SPT’sde 30 a mais de 50 dependendo do equipamento utilizado, podendo ser produzidos 250m de estaca por dia.

EVELYNE EMANUELLE 37

Page 38: Aula 01 - fundações

• A entrada de terra no tubo central é impedida por umatampa de proteção colocada na sua extremidade.

• A concretagem é feita através de concreto bombeado pelotubo central, preenchendo simultaneamente a cavidadedeixada pela hélice, que é extraída do terreno sem girar ougirada lentamente no mesmo sentido da perfuração.

• A armadura neste tipo de estaca só pode ser instaladadepois da concretagem. A armação, em forma de gaiola, éintroduzida na estaca por gravidade ou com auxilio de umpilão de pequena carga ou vibrador.

EVELYNE EMANUELLE 38

Page 39: Aula 01 - fundações

As principais vantagens deste tipo de estaca são :

• Elevada produtividade

• Pode ser utilizada na maioria dos terrenos, exceto na presença de matacões e rochas .

• Não produzem vibrações típicas dos equipamentos de cravação nem causam descompressão do terreno.

As principais desvantagens são :

• Em função do porte dos equipamentos, necessitam de áreas de trabalho planas e de fácil movimentação.

• Necessário um número grande de estacas a serem executadas para compatibilizar os custos elevados de mobilização dos equipamentos.

• Limitação nos comprimentos da estaca e armação.

EVELYNE EMANUELLE 39

Page 40: Aula 01 - fundações

CAIXÃO: elemento de fundação profunda de forma prismática, concretado na superfície e instalado por escavação interna (Tipo não citado na NBR 6122/2010)

Existem ainda as fundações mistas

EVELYNE EMANUELLE 40

Page 41: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 41

- FUNDAÇÕES EXCÊNTRICAS

• Diz-se que uma fundação é solicitada à carga excêntrica quando estiver submetida a:

uma força vertical cujo eixo não passa pelo centro de gravidade da superfície de contato da fundação com o solo.

Page 42: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE42

Page 43: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 43

COTAS DE ARRASAMENTO

Nível em que deve ser deixado o topo daestaca ou tubulão, de modo a possibilitarque o elemento de fundação e a suaarmadura penetre no bloco decoroamento.

Page 44: Aula 01 - fundações

OBS.: Há necessidade de se preparar a cabeça das estacas para sua perfeita ligaçãocom os elementos estruturais. O concreto da cabeça da estaca geralmente é dequalidade inferior, pois ao final da concretagem há subida de excesso deargamassa, ausência de pedra britada e possibilidade de contaminação com o barroem volta da estacas. Por isso, a concretagem da estaca deve terminar no mínimo 20cm acima da cota de arrasamento.

É uma operação manual com auxílio de um ponteiro e marreta e o sentido do cortedeve ser de baixo para cima.

EVELYNE EMANUELLE 44

Page 45: Aula 01 - fundações

EVELYNE EMANUELLE 45

TENSÃO ADMISSÍVEL: é a tensãoadotada em projeto que, aplicada aoterreno pela fundação superficial oupela base de tubulão, atende comcoeficiente de segurançapredeterminados, aos estados limitesúltimos (ruptura) ou de serviços(recalques, vibrações, etc)

Page 46: Aula 01 - fundações

CONDICIONANTES DE PROJETO

EVELYNE EMANUELLE 46

Page 47: Aula 01 - fundações

ELEMENTOS NECESSÁRIOS AO PROJETO1. TOPOGRAFIA DA ÁREA:

levantamento topográfico

dados sobre taludes e encostas no terreno ( ou que possam atingi-lo)

2. DADOS GEOTÉCNICOS:

Observar se há a presença de aterros (bota-fora) na área

Indícios de contaminação do solo por material contaminante lançado no local ou decorrente do tipo de ação anterior

3. DADOS SOBRE CONSTRUÇÕES VIZINHAS

Número de pavimentos, carga média por pavimento;

Tipo de estrutura

Tipo de fundações

Desempenho das fundações

Existência de subsolo

4. DADOS DA ESTRUTURA A CONSTRUIR

Tipo e uso que terá a nova edificação

Sistema estrutura

Sistema construtivo

Cargas EVELYNE EMANUELLE47

(deve ser discutido com o projetista de estrutura e com o arquiteto, a fim de concluir os deslocamentos

admissíveis e os fatores de segurança a serem aplicados às diferentes cargas ou ações de estrutura)

Page 48: Aula 01 - fundações

INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

• INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

A NBR 6122 recomenda realização de vistoria geológica de campo por profissional especializado, eventualmente, complementada por estudos geológicos adicionais.

No caso de dúvida quanto à natureza do material impenetrável à percussão, devem ser programadas sondagens mistas (percussão e rotativa

EVELYNE EMANUELLE 48

NO CASO DE FUNDAÇÕES DE PONTES, DADOS COMO O REGIME DO RIO SÃO IMPORTANTES PARA AVALIAR AS POSSÍVEIS EROSÕES E ESCOLHA DO MÉTODO EXECUTIVO