Desempenho Fundacoes Resistencia Estacas Mega

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UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA–CCET

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DESEMPENHO DE FUNDAÇÕES Aspectos Gerais e o Caso de Reforço das Fundações de Uma Residência Com

Estacas Mega

Leandro Araujo Sidrim Franco de Almeida

Mario Cesar Mazzini Nascimento

Belém - PA

2007

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UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA–CCET

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DESEMPENHO DE FUNDAÇÕES Aspectos Gerais e o Caso de Reforço das Fundações de Uma Residência Com

Estacas Mega

Leandro Araujo Sidrim Franco de Almeida

Mario Cesar Mazzini Nascimento

Orientador: Wandemyr Mata dos Santos Filho

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil, submetido à banca examinadora do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia.

Belém – PA

2007

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Trabalho de Conclusão de Curso submetido à Congregação do curso de Engenharia Civil do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Civil, sendo considerado satisfatório e APROVADO em sua forma final pela banca examinadora existente.

APROVADO POR:

_______________________________________________

Prof. Wandemir Mata dos Santos Filho, Mestre (UNAMA)

_______________________________________________

Prof. Leonardo Belo, Doutor (UNAMA)

_______________________________________________

Prof. Stoessel Farah Sadala Neto, Mestre

DATA: BELÉM – PA, 20 de novembro de 2007

4

Agradeço primeiramente a Deus, por tudo que me aconteceu ate esta fase da minha vida. Aos meus pais, em especial a minha mãe, por toda dedicação, aos meus amigos que sempre me ajudam nas horas em que preciso, a todas as pessoas que me ajudaram a superar barreiras e conquistar meus objetivos, e aos meus inimigos que são o combustível do meu sucesso.

(Leandro Franco)

A Deus, pelo dom da vida e por abençoar meus caminhos, tornando possíveis meus sonhos. Aos meus pais Dionísio e Marineuza que sempre foram exemplos de coragem, amor e determinação compartilhando comigo os meus ideais e incentivando-me a prosseguir nesta jornada, independente de quaisquer obstáculos. A todos que colaboram direta e indiretamente para a concretização desta vitória.

(Mario Mazzini)

5

AGRADECIMENTOS Ao professor e amigo Wandemyr Mata dos Santos Filho, pela orientação e principalmente pela compreensão, fundamentais para a realização deste trabalho. Aos funcionários da WS GEOTECNIA, pela ajuda nas mais variadas formas Aos outros profissionais envolvidos que nos forneceram dados necessários para a realização desta pesquisa.

6

Quem viveu em brancas nuvens e em plácido repouso adormeceu, foi espectro de homem, não foi homem, so passou pela vida e não viveu.

(Autor desconhecido)

O pessimista queixa-se do vento, o otimista espera que ele mude e o realista ajusta as velas.

(Willian George Ward)

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RESUMO

Este trabalho aborda inicialmente e de forma resumida, a história das

fundações, procurando embasamento técnico-histórico para a importância do estudo

da mesma para a construção civil, em seguida e de forma mais profunda, aborda-se

as patologias das fundações, procurando explicar suas causas e conseqüências

para mais a frente falar da importância de seguir regras básicas da engenharia para

poder se executar fundações que trabalhem de forma correta sem causar danos à

construção como um todo.

Logo após inicia-se o capitulo onde se trata de um estudo de caso, onde

retornamos inúmeras vezes aos tópicos antes já citados, neste caso procura-se

encontrar as possíveis causas dos danos estudados e também encontrar uma

solução de reforço para a edificação. Encerra-se com o acompanhamentos das

obras de recuperação, e com uma análise crítica do estudo do caso.

PALAVRAS – CHAVE: Fundações, Desempenho e Reforço.

8

ABSTRACT This effort approaches initially, and in a summarized way, the history of

foundations, searching for technical and historical ground for the importance of its

study in civil construction. After that, and in a deeper way, it approaches the

pathologies of foundations, while trying to explain their causes and consequences so

that further ahead it can bring up the importance of following basic rules of

engineering in order to execute foundations that work the right way, without causing

damages to the building as a whole.

Soon after starts the chapter in which the case study is dealt with, where we

return several times to the topics mentioned before. In this case, we try to find the

possible causes of the damages and also to find a solution of reinforcement to the

foundation. It ends with the observation of the recuperation works, and a critical

analysis of the case study.

KEYWORDS: Foundations, Performance and Reinforcement

9

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS 12 LISTA DE TABELAS 14 1. INTRODUÇÃO 1.1. HISTÓRIA DAS FUNDAÇÕES 15

1.2. FORMULAÇÃO DO PROBLEMA E JUSTIFICATIVA 16 1.3. DELIMITAÇÃO DA PESQUISA 17 1.4. HIPÓTESES 17 1.5. OBJETIVOS 18 2. PATOLOGIA DAS FUNDAÇÕES 2.1. CONCEITOS INTRODUTÓRIOS 18 2.2 ESTUDO DE RECALQUES

2.2.1. Introdução aos recalques 19 2.2.2. Recalque admissível 20 2.2.3. Efeitos da distorção angular 21

2.3. INVESTIGAÇÕES DO SUBSOLO

2.3.1. Insuficiência, Falha ou má interpretação das investigações 23 geotécnicas

2.4. CASOS ESPECIAIS

2.4.1. Influência da vegetação 24 2.4.2. Colapsibilidade do solo 25 2.4.3. Solos Expansíveis 26 2.4.4. Zonas de mineração 27 2.4.5. Zonas carsticas 27 2.4.6. Ocorrência de matacões 29

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2.5 DETERIORAÇÃO DOS MATERIAIS

2.5.1. Concreto 30 2.5.2. Aço 33 2.5.3. Madeira 34

2.6. CASOS DE INSTABILIDADE PÓS-PROJETO

2.6.1. Alterações relativas ao uso da edificação 34 2.6.2. Ampliações e modificações não prevista em projeto estrutural 35 2.6.3. Movimento do solo decorrente de fatores externos 35 2.6.4. Alterações do uso dos terrenos vizinhos 35 2.6.5. Execução de grandes escavações próximas a edificação 35 2.6.6. Rompimento de canalização enterrada 36 2.6.7. Ação dos animais 36 2.6.8. Vibrações e choques 36

2.7. Danos arquitetônicos, Funcionais e Estruturais 37

3. EXECUÇÃO E RECUPERAÇÃO DE FUNDAÇÕES 3.1. Projeto e execução de fundações 37 3.2. Reforço de fundações

3.2.1. Conceito de reforço de fundação 37 3.2.2. Tipos de solução 38 3.2.3. Condições para escolha do tipo de reforço 39 3.2.4. Recuperação de nível e prumo 40

4. CASO DE REFORÇO DAS FUNDAÇÕES DE UMA RESIDÊNCIA 4.1. Introdução 40 4.2. Características da edificação 40 4.3. Características do terreno 40 4.4. Histórico da edificação 42

4.5. ANÁLISE DO PROBLEMA

4.5.1. Revisão do projeto 43 4.5.2. Retro análise das fundações 45

4.6. REFORÇO DAS FUNDAÇÕES 4.6.1 Elaboração do projeto de reforço 46 4.6.2. Estaca mega, conceito, e método executivo 48 4.6.3. Execução dos serviços 51

11

5. Considerações finais 55

Referências Bibliográficas 56 Anexos 59

12

LISTA DE FIGURAS p.

Figura 2.0 - Fluxograma das etapas de projeto e possíveis causas de

patologias 19

Figura 2.1 - Torre de Pisa 20

Figura 2.2 - Edifício Núncio Malzoni, desaprumo de 2,1m 22

Figura 2.3 - Patologia da edificação por causa da influência da vegetação 25

Figura 2.4 - Localização de solos colapsíveis. 26

Figura 2.5 - Fenômeno de subsidência em áreas de mineração 27

Figura 2.6 - Zonas cársticas de rochas calcárias 28

Figura 2.7 - Rochas calcárias desgastadas 28

Figura 2.8 - Matacões 30

Figura 4.0 - Perfil do solo parte inicial da casa 41

Figura 4.1 - Perfil do solo fundos da casa 42

Figura 4.2 – Corte transversal com inclinação indicada 43

Figura 4.3 - Concentração de trincas 44

Figura 4.4 - Trincas 44

Figura 4.5 - Verificação do grau de inclinação feita com prumo 45

Figura 4.6 - Cravação à reação 49

Figura 4.7 - Colocação de cabeçote e concretagem 50

13

Figura 4.8 - Reaterro com Solo cimento 51

Figura 4.9 - Estaca Mega 52

Figura 4.10 - Esgotamento da água 52

Figura 4.11 - Posicionamento da estaca 53

Figura 4.12 - Cravação à reação 53

Figura 4.13 - Execução de bloco sobre estacas 54 Figura 4.14 - Verificação de Nível 54

14

LISTA DE TABELA

Tabela 2.0 - Relação entre dano e deformação horizontal 21

Tabela 4.0 - Valores de K e α propostos por Aoki-Velloso 47

Tabela 4.1 - Valores de F1 e F2 47

Tabela 4.2 - Coeficiente k de Décourt-Quaresma 48

Tabela 4.3 - Comparativa Entre métodos 48

15

1. INTRODUÇÃO

1.1 HISTÓRIA DAS FUNDAÇÕES Mais sensível ao clima que os outros animais do paleolítico, o homem

procurou abrigar-se em cavernas e grutas e, onde não existiam, tratou de improvisar

abrigos imitando-as. Assim é provável que, no neolítico uma idade depois, o homem

já tivesse uma noção empírica a respeito dos materiais da crosta terrestre. (Antonio

Neto, 1998)

Com o passar dos tempos o homem utilizou os mais variados materiais para

construir seus abrigos como: terra, madeira, pedra, etç... .

Nos antigos impérios do oriente próximo, os materiais cerâmicos passaram a

ser o tijolo cerâmico e a pedra. Os terrenos que recebiam as construções maiores e

mais pesadas em geral cediam e suas construções ruíam ou eram demolidas, com

posterior aproveitamento dos escombros, uma vez que não havia fundações

preparadas, como em épocas mais modernas. Assim obras como as de palácios e

templos eram erguidas sobre fundações arrumadas com resto de outras estruturas e

paredes, misturados com terra e tudo socado.

Das construções que resistiram aos séculos, muitos apresentam algum tipo

de deformação causada por suas superestruturas em suas fundações, por

deficiências destas, ou por condições desfavoráveis em seus terrenos de apoio.

Kérisel (KÉRISEL, 1985) aponta quatro situações gerais: solos muito compressíveis,

taxas de compressão do solo elevadas (500 – 1000 kpa), momentos de tombamento

nas superestruturas e conseqüentemente carregamento excêntrico das fundações e

obras edificadas em cima de taludes naturais. As conseqüências foram deformações

como rachaduras, afundamentos (recalques naturais), inclinações (recalques

diferenciais) e deslizamentos. (modificado - Antonio Neto, 1998)

16

1.2. FORMULAÇÃO DO PROBLEMA E JUSTIFICATIVA

É bastante comum, andarmos em Belém e nos depararmos com edificações

inclinadas, inclinações essas que conhecemos pelo nome técnico de recalque. Estes

recalques se dão em sua maioria por fundações mal projetadas e executadas por

profissionais não qualificados para tal serviço, existe também o fato de que “A região

metropolitana de Belém está situada em plena zona equatorial, numa bifurcação

entre o Rio Guamá e a Baia de Guajará” (Oliveira Filho, 1981). Em Belém, é

freqüente encontrarmos locais com grande incidência de recalques, quando o

Engenheiro responsável pela execução das fundações de uma edificação deparar-

se com tal situação, é imprescindível que este tenha sua atenção redobrada.

Contudo, existem locais em Belém, onde o quadro acima citado não existe como é o

caso da residência que trata este trabalho.

Na época atual, as pessoas mudaram um pouco seus conceitos sobre a

contratação de um profissional habilitado para a execução de suas obras, porém,

esta mudança ainda é muito pouca quando entendemos a importância que tem este

profissional em todas as etapas da obra. Quando falamos em projetos: estruturais,

arquitetônicos, hidráulicos, elétricos ou ate mesmo um simples, mas essencial furo

de sondagem como condições para a execução da obra, corremos o risco de

perdermos o cliente. Sabemos que uma fundação muito bem projetada “em cima” do

laudo de sondagem tem que suportar as cargas que agem sobre ela e distribuí-las

para o solo, sem que as tensões oriundas destas cargas provoquem, a ruptura do

solo e conseqüentemente o recalque a estrutura.

O caso que nosso trabalho trata, é uma edificação onde funciona uma

associação, este imóvel tem uma patologia de recalque diferencial bastante

avançado, onde podemos perceber sem qualquer tipo de equipamento ou

instrumento o recalque, alem de rachaduras causadas pela patologia, andando pelas

vizinhanças não constatamos outros imóveis com o mesmo problema.

Esta patologia inicialmente causou medo aos ocupantes do imóvel, que

chamaram os bombeiros para fazerem uma pré-avaliação do caso, onde foi

constatado que não havia risco imediato de desabamento, mas foram orientados a

procurar uma empresa especializada em fundações para solucionar o problema e

acabar com o desconforto causado pelo desnível e desaprumo da casa.

17

Considerando que a fundação é um elemento de transição entre a estrutura e

o solo, seu comportamento está intimamente ligado ao que acontece com o solo

quando submetido a carregamento através dos elementos estruturais das

fundações, um estudo detalhado do caso tem que ser feito, levando em

consideração uma serie de estudos e laudos, para que assim seja apontada uma

solução técnica compatível com as condições econômicas dos proprietários.

(modificado – Milititsky, Consoli e Schnaid, 2005)

1.3 . DELIMITAÇÃO DA PESQUISA

A pesquisa bibliográfica limitou-se em publicações sobre: patologia de

fundações e fundações de um modo geral.

Com relação ao estudo do caso e dos serviços dos reforços executados, os

cálculos e projetos serão apresentados no trabalho.

1.4 HIPÓTESES

a) As mudanças arquitetônicas sofridas durante a execução de uma obra

podem ter influenciado no comportamento estrutural da edificação.

b) O desconhecimento do perfil do solo e de suas condições geotécnicas

pode ter influenciado no desempenho da fundação da residência em estudo.

c) O estudo das causas da distorção angular do imóvel apresentado

enquadra-se entre as situações mais comuns de problemas de fundações na cidade

de Belém.

18

1.5 . OBJETIVOS

Como objetivo geral, buscamos analisar as condições de uma fundação

existente em uma residência, para que, com esta análise possamos apresentar

soluções de reforço para suas fundações, tendo como objetivos específicos:

a) Discorrer sobre os principais conceitos e recomendações das patologias

das fundações.

b) Analisar as condições do solo das fundações da referida residência, por

meio do laudo de sondagem, e através desses dados realiza a retro-análise das

fundações executadas.

c) Realizar a medição do recalque sofrido pela edificação e monitorar as

movimentações depois de realizado o reforço das fundações.

d) Apresentar os custos financeiros da execução dos serviços de reforço e

analisar o desempenho das fundações.

2. PATOLOGIAS DAS FUNDAÇÕES 2.1. CONCEITOS INTRODUTÓRIOS

Como é do conhecimento de todos e tivemos a oportunidade de ver

anteriormente, o homem vem ao longo do tempo desenvolvendo novas técnicas

construtivas, temos como exemplo disso as fundações, que hoje são extremamente

necessárias para as construções de um modo geral. A fundação, segundo (Milititsky,

2005), é o resultado da necessidade de transmissão de cargas ao solo pela

construção de uma estrutura, dessa forma espera-se que a fundação suporte as

cargas que atuam sobre ela e a distribuam sobre o solo sem que as tensões

resultantes provoquem a ruptura do mesmo e o conseqüente recalque significativo

ao conjunto estrutural.

Nos dias de hoje, é comum se construir sem a orientação de um profissional

habilitado, em conseqüência deste fato temos cada vez mais problemas estruturais,

que na maioria das vezes envolve diretamente as fundações, por este motivo tornou-

se de suma importância para o profissional de engenharia o conhecimento das

patologias das fundações, contudo este assunto ainda é pouco difundido nas

19

universidades de engenharia, valendo-se ressaltar que “num projeto de fundação,

diferente de um projeto estrutural, trabalha-se com o solo, ou seja, um material não

fabricado pelo homem, portanto a competência e a experiência do projetista são

bastante relevantes para a obtenção de parâmetros do solo e processamento de

dados para projeto. (modificado – Veloso, 1990)

Sabemos que as patologias manifestam-se nas mais variadas situações e

estruturas, o que faz se tornar necessário um aprofundamento no assunto.

A seguir apresentaremos um fluxograma (figura 2.0) que faz relação entre as

etapas de projeto de uma fundação e as possíveis causas de patologias.

FIGURA 2.0

Fluxograma das etapas de projeto e possíveis causas de patologia

Fonte: Milititsky, Consoli, Schnaid (2005)

2.2. ESTUDO DE RECALQUES

2.2.1. INTRODUÇÃO AOS RECALQUES

20

Como a fundação de um prédio é compostas por um conjunto de sapatas ou

por grupos de estacas, os bulbos de tensões das sapatas ou do grupo de estacas se

sobrepõe sendo, portanto, necessário o calculo da resultante dessas tensões na

camada de interesse, para então poder-se calcular os recalques do edifício.

Quando se aplicam tensões no maciço de um solo, ocorrem deformações

cisalhantes ou de distorção que causam deslocamentos verticais da fundação, esses

deslocamentos são conhecidos como recalques imediatos ou secundários. É comum

observarmos construções que sofrem desta patologia, a mais famosa de todas e a

Torre de Pisa, localizada na Itália, (figura 2.0). (modificado - Alberto Teixeira, 1998),

(modificado - Nelson Godoy, 1998), (modificado - Alonso, 1991)

Figura 2.1

Torre de Pisa

Fonte: Desconhecida

2.2.2 RECALQUE ADIMISSÍVEL

Atualmente para o profissional de engenharia civil, o conhecimento de

recalque admissível torna-se importante em duas situações: a primeira é durante a

análise e projeto de fundações, quando se calcula e estima-se o recalque das

fundações e tem que se tomar a decisão relativa à adequação dos resultados

obtidos com o comportamento desejado da estrutura; a segunda é quando é feito o

controle de recalque durante uma construção e torna-se necessário saber um limite,

a partir do qual, considera-se problemática a segurança e o desempenho da

estrutura.

21

O estabelecimento dos recalques admissíveis tem valor para indicar aos

profissionais envolvidos com o problema, os níveis nos quais eles usualmente

ocorrem. É importante ressaltarmos que esses valores não devem ser utilizados

como limites únicos, pois a previsão dos recalques de uma estrutura que tem sua

base de apoio no solo, não é tão precisa mesmo se adotando modernas ferramentas

numéricas.

Nos casos mais complexos, torna-se necessário a utilização de análises

sofisticadas, que permitam estabelecer ralação entre solo e estrutura, ao invés de

simplesmente calcularmos os recalques de forma isolada e compará-los com valores

empíricos. (MILITITSKY, 2005), (CONSOLI, 2005), (SCHNAID, 2005).

Tabela 2.0

Relação entre dano e deformação horizontal

Fonte: Apud Laefer (2001)

2.2.3. EFEITOS DA DISTORÇÃO ANGULAR

Os efeitos da distorção angular gerados pela movimentação das fundações

são extremamente desagradáveis gerando incômodos aos moradores, e em alguns

casos podendo levar a estrutura até mesmo ao seu colapso. O caso mais famoso de

distorção angular conhecido no Brasil é do edifício Núncio Malzoni de 17 andares

situado na Avenida Bartolomeu de Gusmão em Santos-SP, (figura 3.0) que em 2000

virou noticia nacional ao ser colocado novamente no prumo. Construído em 1967

sobre um bolsão de argila marinha está edificação sofreu um desaprumo de 2,1m e

vinha crescendo a cerca de 1 cm por ano até o inicio das obras em 1998 e caso não

tivesse sido realinhado teria sofrido colapso em no Máximo 7 anos, segundo

engenheiro responsável pela obra. A cerca de 100 edificações com o mesmo

problema no litoral santista isso se dá porque naquela época, a tecnologia de

fundações não era desenvolvida o suficiente para fornecer soluções econômicas aos

Categoria de dano Severidade Limite de deformação0 Desprezivel 0-0,051 Muito Pequeno 0,05-0,0752 Pequeno 0,075-0,153 Moderado 0,15-0,34 Alto e muito alto >0,3

22

construtores. A opção foi utilizar fundações apoiadas diretamente sobre a primeira

camada de areia existente.

Sob essa camada, na maior parte da Orla, temos uma espessa faixa de

sedimentos depositados ao longo de séculos, conhecidos como argila marinha, cuja

consistência é muito frágil. Essa argila suporta uma carga muito pequena e o prédio,

bastante pesado, quando apoiado diretamente na areia, pode, em determinadas

circunstâncias, começar a afundar

Os incômodos sofridos pelos moradores em uma situação como essa são

inúmeros e vão do mal estar pelo aparecimento de trincas, falta de nivelamento do

piso, portas e janelas que não fecham e até mesmo a completa desvalorização do

imóvel no caso do Núncio os moradores ainda tiveram que abandonar o imóvel

durante a execução das obras.

O desempenho das fundações não são as únicas causas do aparecimento de

fissuras nas edificações, outras causas também são bastante conhecidas como:

Dilatação térmica, falta de vergas e contra-vergas, desaprumo da edificação,

acomodação estrutural.

FIGURA 2.2

Edifício Núncio Malzoni, desaprumo de 2,1m

Fonte: A tribuna de Santos (2001)

23

2.3. INVESTIGAÇÕES DO SUBSOLO

2.3.1. Ausência, insuficiência, Falha ou má interpretação das investigações

geotécnicas.

As patologias de fundações relacionados à falta de uma adequada

investigação geotécnica ocorrem com uma maior intensidade em obras de pequeno

porte onde o custo em relação ao preço final da obra acaba tornando inviável

economicamente tais procedimentos. Isto é muito preocupante, pois tais dados são

necessários para que se tenha certa garantia de segurança, evitando gastos futuros

com reforços que certamente vão custar muitas vezes mais do que uma

investigação inicial satisfatória.

Em alguns casos nem a investigação inicial é garantia de um bom

desempenho das fundações, isso ocorre quando existe ausência de dados

necessários a compreensão dos laudos ou até mesmo má interpretação dos

mesmos. Segundo Milititsky, Consoli, Schnaid (2005) Seguem a seguir alguns casos

de problemas relacionados a investigações geotécnicas.

• Ausência de investigação do subsolo é uma das mais comuns das causas de

problemas que comprometem as fundações, esta ausência esta ligada a falta

de conhecimento da importância dessa investigação.

• Falha do Projetista ao analisar laudos de campo, falha em equipamentos de

medição, fraudes em apresentação de resultados, adoção de procedimentos

inadequados

• Numero insuficiente de numero de sondagens ou ensaios para áreas

extensas ou de subsolo variado, eventualmente cobrindo diferentes unidades

geotécnicas (causa comum de problemas em obras correntes, pela

extrapolação indevida de informações)

• Profundidade de investigação insuficiente, não caracterizando camadas de

comportamento distinto, em geral de pior desempenho, também solicitadas

pelo carregamento

• Propriedades de comportamento não determinadas por necessitar ensaios

especiais (expansibilidade, colapsibilidade etc.) casos especiais serão

tratados no item 2.4

24

É bom lembrar para uma adequada investigação deve se seguir as normas

ABNT NBR 6122/1996; ABNT NBR 8036/1983 e fazer de uso da experiência e do

bom senso.

2.4. CASOS ESPECIAIS

As dificuldades de se planejar um programa racional de investigação podem

ser acrescidas de ocorrencias especiais, tais como: influencia da vegetação, solos

colapsiveis, solos expansiveis, zonas de mineraçãozonas cársticas e ocorrência de

matacões, que podem resultar de patologias importantes e custos elevados de

recuperação, daí a necessidade de se fazer uma investigação bastante minuciosa

do solo onde pretende-se construir. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado –

CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005).

2.4.1. INFLUÊNCIA DA VEGETAÇÃO

A vegetação proxima de uma edificação, pode causar interferência física com

suas raíses ou pela modificação do teor de umidade do solo. O segundo efeito e

menos conhecido e ocorre da seguinte forma, as raízes extraem água do solo para

seu crescimento e vida, modifecando o teor de umidade do solo. Em alguns solos

como o argiloso isto pode causar variações volumétricas; consequentemente,

qualquer edificação nesta área apresentará movimento e provavelmente patologia

da edificação por causa de recalques localizados como podemos ver na figura

abaixo (figura 2.2), . (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI,

2005), (modificado – SCHNAID, 2005)

25

FIGURA 2.3

Patologia da edificação por causa da influência da vegetação

Fonte: Patologia das Fundações (2005)

2.4.2 COLAPSIBILIDADE DO SOLO

Solos colapsiveis, tambem conhecidos como solos porosos, devidos aos

macroporos que os constituem. O colapso ocorre por causa de um arranjo das

partículas, com variação de volume, causado pelo aumento do grau de saturação do

solo, sendo dependente das seguintes condições:

• Estrutura do solo parcialmente saturada;

• Tensões existentes para desenvolver o colapso;

• Rompimento dos agentes cimentantes.

A ocorrência de acidentes de maiores proporções por colapso da estrutura do

solo está normalmente associada a vazamento de canalizações pluviais ou cloacais,

reservatórios, piscinas, etc..., nas quais a água é liberada em grande quantidade

pelo terreno, ocasionando variações da umidade e provocando o colapso, na figura

abaixo temos uma noção das incidências dos solos colapsíveis (figura 2.3).

(modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI, 2005), (modificado –

SCHNAID, 2005)

26

FIGURA 2.4

Localização de solos colapsíveis.

Fonte: (Ferreira, 1981)

2.4.3. SOLOS EXPANSIVEIS

São aqueles que apresentam argilo-minerais expansivos nos grãos que

compõe a fração argila, e é responsável por grande variação de volume destes

materiais, decorrentes de mudanças do teor de umidade. Controlar a variação de

umidade nos solos expansivos é uma tarefa difícil, tendo em vista que a água pode

deslocar-se em variadas direções e ouros fatores podem influenciar nas variações

de umidade, como chuvas, vegetação, nível do lençol freático e regime de chuvas.

Este tipo de comportamento provoca problemas especialmente em fundações

superficiais.

Existem três procedimentos básicos para reduzir ou evitar efeitos de solos

expansivos sobre fundações e estruturas (Peck, 1974): isolar a estrutura dos

materiais expansivos, reforçar a estrutura para resistir aos esforços provocados

pelas forças de expansão e eliminar os efeitos de expansibilidade. Estes

procedimentos podem ser utilizados individualmente ou em combinação, contudo, o

mais utilizado é o isolamento da estrutura. (modificado – MILITITSKY, 2005),

(modificado – CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)

27

2.4.4. ZONAS DE MINERAÇÃO

Este problema é bastante limitado no Brasil, devido ao pequeno numero de

situações que esta condição ocorre. Este tipo de problema esta ilustrado na figura

abaixo (figura 2.4). Quando este tipo de situação ocorre, temos a possibilidade de

implantação das fundações apoiadas sobre o topo das galerias, quando a condição

de estabilidade pode ser garantida, ou abaixo da cota inferior, quando tal situação

não pode ser assegurada. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado –

CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)

FIGURA 2.5

Fenômeno de subsidência em áreas de mineração

Fonte: Patologia das Fundações (2005)

2.4.5 ZONAS CÁRSTICAS

As zonas cársticas são caracterizadas como um carste residual, constituído

por vários morrotes de pequenas dimensões, que em sua totalidade, abrigam uma

centena de cavidades, dentre elas, sítios arqueológicos e paleontológicos. Estes

dois conjuntos cársticos são considerados como uma única unidade geológica, onde

os morros individualizados são escamas calcárias, basculadas por uma fase

tectônica de cavalgamento (Rodet, 1997). A ocorrência de zonas compostas de

carbonato de cálcio e magnésio, podem também levar a problemas com fundações.

Deve-se dar uma maior atenção em locais onde possa haver a ocorrência de rochas

calcárias realizando-se um criterioso programa de investigações de campo. As

mudanças nessas rochas ocorrem de forma mais rápida do que a de outros

materiais geológicos (figura 2.6) e (figura 2.7), e por este motivo pode levar a um

28

mau desempenho das fundações. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado –

CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)

FIGURA 2.6

Zonas cársticas de rochas calcárias

Fonte: desconhecida

FIGURA 2.7

Rochas calcárias desgastadas

Fonte: desconhecida

29

2.4.6 OCORRÊNCIA DE MATACÕES

Fragmento de rocha maior do que bloco e que, na escala de Wentworth de

uso principal em sedimentologia, tem diâmetro maior do que 25 cm, apresentando,

muitas vezes, formas esferóides (figura 2.7). Estes fragmentos ainda não sofreram

decomposição e estão alojados no solo residual. Os matacões podem ter várias

origens: formação in situ como blocos não intemperizados, muitas vezes redondos

por esfoliação esferoidal, remanescente da erosão do solo, ou como material

sedimentar originado por desgaste erosivo em rios, em leques aluviais, junto a

falésias com o embate de ondas, por transporte glacial. A presença desses

matacões pode gerar problemas na interpretação dos resultados de uma sondagem, pois se

não forem feitos um numero suficiente de investigações, esses matacões podem ser

confundidos com a ocorrência de perfil de rocha continua, o que pode induzir a elaboração

de um projeto de fundação não compatível com a realidade do solo. (modificado –

MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)

30

FIGURA 2.8

Matacões

Fonte: (Milititsky, 2005)

2.5 DETERIORAÇÕES DOS MATERIAIS

É muito importante levar em consideração a ação dos elementos naturais e

agressivos em qualquer projeto de engenharia onde se tem elementos estruturais

em contato com o solo ou com a água.

2.5.1 Concreto

O concreto é um dos materiais mais utilizados na construção civil; Por ter

uma utilização bastante eclética, o concreto armado tem sido utilizado nos mais

variados tipos de meio ambiente. Com isso, faz-se necessário a execução de obras

duráveis de acordo com a agressividade a qual elas estão expostas, além de resistir

adequadamente às solicitações mecânicas.

Até pouco tempo, o concreto era visto como o material de maior durabilidade.

Mas, nas últimas décadas, são cada vez maiores os índices que indicam que esta

durabilidade está sendo comprometida. Isto pode ser atribuído ao grande

crescimento da aparição de manifestações patológicas. Devido ao elevado grau de

31

deterioração, e a freqüência com que as manifestações patológicas vêm

acontecendo em estruturas de concreto situadas nos mais diversos tipos de

ambientes, é de suma importância o conhecimento das principais causas e

conseqüências dos ataques provenientes de cada um destes ambientes.

O estudo da durabilidade das estruturas de concreto tem evoluído devido ao

melhor conhecimento dos mecanismos de transporte de agentes agressivos ao

concreto. O Comitê 201 do American Concrete Institute (ACI) define durabilidade do

concreto de cimento Portland, como sendo a sua capacidade de resistir à ação das

intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração.

Para Neville, o concreto é considerado durável, quando desempenha as

funções que lhe foram atribuídas, mantendo a resistência e a utilidade esperada,

durante um período de vida previsto.

E acrescenta ainda, que a durabilidade do concreto não implica uma vida indefinida,

nem suportar qualquer tipo de ação.

Seguindo esta linha de raciocínio, Metha e Monteiro dizem que nenhum

material é essencialmente durável; e justificam afirmando que, como um resultado

das interações ambientais, a microestrutura e as propriedades dos materiais mudam

ao longo do tempo.

De Souza define como durabilidade, o parâmetro que relaciona a aplicação

das características da deterioração do material do concreto e dos sistemas

estruturais, a uma determinada construção, individualizando-a através da avaliação

da resposta que será dada aos efeitos da agressividade do ambiente.

No entanto, podemos constatar que a durabilidade do concreto está

intimamente ligada com a agressividade que o meio proporciona; além da boa

execução e utilização das estruturas.

A seguir algumas causas químicas e eletroquímicas da deterioração do

concreto:

• Reação álcali-agregado:

A reação álcali-agregado é um dos fenômenos deletérios mais importantes

que podem ocorrer no concreto. Consiste, basicamente, numa reação química em

que alguns constituintes do agregado reagem com hidróxidos alcalinos, que estão

dissolvidos na solução do concreto. Essa reação tem sido comumente, dividida em

32

três tipos: Reação Álcali-Sílica (RAS), Reação Álcali-Sílica-Silicato (RASS) e Reação

Álcali-Carbonato (RAC). A principal delas e a que mais ocorre no Brasil, é a reação

entre a sílica reativa contida nos agregados, a cal liberada pelo cimento, e os álcalis

(sódio e potássio) da pasta de cimento. . Os vários tipos de sílica presentes nos

agregados reagem com os íons hidroxila presentes nos poros do concreto. A sílica,

agora dissolvida, reage com os álcalis sódio e potássio formando um gel de álcali-

sílica, altamente instável. Uma vez formado, o gel começa a absorver água e a

expandir-se, ocupando um volume maior que os materiais que originaram a reação.

A água absorvida pelo gel pode ser parte da que não foi usada para a hidratação do

cimento, água existente no local (reservatório, por exemplo), água de chuva e, até

mesmo, água condensada da umidade do ar. Se o gel estiver confinado pela pasta

de cimento seu inchamento implica na introdução de tensões internas que,

eventualmente, podem causar fissuras no concreto.

• Reação com íons sulfatos

O ataque às estruturas de concreto por íons sulfato provenientes da água do

mar, águas e solos sulfatados é fenômeno já bastante conhecido, que ocasiona

fissurações, expansões e comprometimento da sua vida útil. Os sulfatos reagindo

com os produtos de hidratação do cimento formam gipsita e etringita secundária

que, por seu caráter expansivo, levam à deterioração do concreto. Casos de

patologias do concreto decorrentes do ataque por sulfatos em ambientes isentos

desses íons têm sido registrados na literatura. Esses ataques derivam supostamente

da ação de íons sulfatos internos ao concreto, provenientes de seus constituintes,

quais sejam o cimento, os agregados ou a água de amassamento. São

apresentados resultados de ensaios químicos, físico-mecânico e mineralógicos

realizados com o intuito de avaliar a inter-relação entre o tipo de cimento utilizado,

as formas de patologia, e os mecanismos de formação dos agentes mineralógicos

responsáveis pelas patologias, como contribuição para adoção de medidas

preventivas para evitá-las.

• Carbonatação

O concreto quando exposto aos gases como o gás carbônico (CO2), o

dióxido de enxofre (SO2) e o gás sulfídrico (H2S), pode ter reduzido o pH da solução

existente nos seus poros. A alta alcalinidade da solução intersticial devido,

principalmente, à presença do hidróxido de cálcio, Ca (OH)2, oriundo das reações

de hidratação do cimento, também poderá ser reduzida. Tal perda de alcalinidade,

33

em processo de neutralização, por ação, principalmente, do CO2 (gás carbônico)

que transforma os compostos do cimento em carbonatos é um mecanismo chamado

de carbonatação.

A armadura, quando envolvida por concreto carbonatado, pode sofrer

corrosão como se estivesse exposta à atmosfera, sem qualquer tipo de proteção,

com a agravante de que a umidade perdura, no interior do concreto, por tempo

bastante superior do que se estivesse exposta ao ar.

O concreto é um material que absorve a umidade do ambiente com muita facilidade

e, em contrapartida, seca muito devagar.

• Ataque dos íons Cloreto:

Os íons cloretos atacam as armaduras do concreto através de um fenômeno de

natureza eletroquímica e a intensidade dos ataques pode variar dependendo do da

porosidade do concreto e da falta de cobrimento.

Tais íons podem estar presentes no concreto através de várias fontes: da água

de amassamento, de certos aditivos, da impureza dos agregados e da atmosfera,

principalmente em locais perto do mar.

• Reações com ácidos:

Na reação entre concreto e ácido a ação do íon hidrogênio provoca geralmente

a formação de produtos solúveis que ao serem transportadas para o interior do

elemento de concreto acabam deteriorando o mesmo. Os ácidos mais perigosos

para o concreto são: inorgânicos (clorídrico, sulfídrico, sulfúrico, nítrico, carbônico) e

orgânicos (acético e láctico)

2.5.2. Aço

As estacas de aço utilizadas em solos naturais, ar ou água devem ser

dimensionadas com base a combater a corrosão do aço. No caso de ambientes

marinhos, agressivos ou aterros, ou até mesmo em ambientes suscetíveis a

variação do nível de água. A ação da corrosão deve ter uma atenção especial do

projetista. É também importante observar que segundo (Corus Contruction Centre,

2003) elementos metálicos para sempre enterrados em solo natural usualmente não

são afetados de forma significativa por degradações sendo usado uma taxa de

corrosão de 0,015mm/face/ano a nível de calculo. Abaixo segue tabela com valores

34

de corrosão em estacas metálicas em solos, acima e abaixo do lençol freático e em

água doce e água do mar.

2.5.3. Madeira

Segundo (Milititsky, Consoli e Schnaid 2005) no Brasil as estacas de madeira

são usadas como fundações de estruturas provisórias, mais em certas regiões e

circustâncias ela tem uso como elementos de suporte permanente. Mais essas

estruturas tambem sofrem com os elementos naturais os mais comuns são os

ataques biologicos, insetos ou moluscos. E quando estão na água essas estacas

apodrecem se no ambiente ouver a variação do nivel de água, a degradação ocorre

com mudanças fisicas e quimicas podendo apresentar mudança na coloração,

amolecimento e variação de densidade.

2.6. CASOS DE INSTABILIDADE PÓS - PROJETO

Mesmo se fazendo tudo certo como: selecionar os materiais, escolher o tipo

mais apropriado de fundação para cada caso, realizar os estudos e verificações

pertinentes ao solo, podem ocorrer problemas nas fundações da residência, pois ela

também sofre influencia de outras naturezas, em virtude dessa situação

explanaremos neste capitulo um pouco sobre estas possíveis influências.

2.6.1 ALTERAÇÕES RELATIVAS AO USO DA EDIFICAÇÃO

Quando projetamos uma edificação, temos que ter informações precisas

sobre a utilização da mesma, tendo em vista que iremos projetar a superestrutura

para agüentar uma carga compatível com sua utilização, contudo se após a obra

concluída o proprietário mudar sua utilização, esta mudança pode prejudicar a

estrutura, considerando que sua carga irá exceder o limite para qual a mesma foi

projetada, podendo até entrar em colapso, ex: se projetamos uma edificação para

uso residencial e posterior a execução ela é utilizada como deposito de materiais de

construção. Esta mudança de uso e de sobrecarga pode afetar a fundação,

causando sérios danos a ela.

35

2.6.2. AMPLIAÇÕES E MODIFICAÇÕES NÃO PREVISTAS EM PROJETO

ORIGINAL

É bastante comum a adição de mezaninos, andares e outros elementos que

podem sobrecarregar as fundações da edificação, todas essas novas situações

podem exceder o limite original de carga da fundação existente ou causar recalque,

o que vai resultar no aparecimento de fissuras e outros problemas já visto

anteriormente no trabalho.

2.6.3. MOVIMENTO DO SOLO DECORRENTE DE FATORES EXTERNOS

Muitos são os problemas decorrentes de movimentação ou instabilidade do

solo, da qual depende diretamente a estabilidade das fundações. Esta

movimentação do solo pode ser causada por diversos motivos, que apresentamos a

seguir.

2.6.4. ALTERAÇÃO DO USO DOS TERRENOS VIZINHOS

Quando uma nova é construção feita sem os cuidados essenciais, para que

as construções ao seu redor não sejam afetadas por ela, isto pode se tornar um

problema com elevadas proporções, tendo em vista que não estamos falando

somente de bens materiais e sim de vidas humanas. Ao se executar uma edificação

devemos tomar alguns cuidados como a colocação de juntas entre as edificações

para que quando a nova edificação carregue suas fundações não danifique a

edificação lateral causando trincas a ela.

2.6.5. EXECUÇÃO DE GRANDES ESCAVAÇÕES PRÓXIMAS A EDIFICAÇÕES

As escavações provocam uma movimentação do solo junto a elas, em razão

da perda de material ou rebaixamento do lençol freático com o adensamento de

solos saturados. Os efeitos nas vizinhanças dependem diretamente da estabilidade

das fundações das mesmas e da sensibilidade aos recalques. O movimento do solo

que resulta somente do processo construtivo depende da técnica empregada. O

movimento causado por estas escavações podem causar danos as estruturas

existentes na vizinhança e resultar danos as mesmas, quando isto ocorrer é

importante acompanhar a evolução dos efeitos, através de um cuidadoso controle de

recalques, fissuras, desaprumos, etç. Nos casos em que se faz necessário uma

intervenção para garantir a segurança de construções afetadas, tem que se

36

avaliarem os efeitos das ações reparadoras propostas para se evitar danos ainda

maiores. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI, 2005),

(modificado – SCHNAID, 2005)

2.6.6. ROMPIMENTO DE CANALIZAÇÕES ENTERRADAS

Problemas de rompimento de canalizações enterradas podem conduzir a

complicações para a obra, pode causar o carregamento de solo, originando vazios e

o solapamento das fundações existentes. (modificado – MILITITSKY, 2005),


2.6.6. AÇÃO DOS ANIMAIS

Existem situações em que ocorre a ação de animais, como: formigas, cupins

e tatus, que causam o aparecimento de consideráveis vazios abaixo das fundações,

o que provoca sua movimentação sob carga. (modificado – MILITITSKY, 2005),


2.6.7. VIBRAÇÕES E CHOQUES

A cravação de estacas por esforços dinâmicos ou o uso de equipamentos de

vibração, muitas das vezes afetam os elementos das fundações já implantados. A

ocorrência de recalques significativos de fundações devido à cravação de estacas,

não é muito comum, contudo quando essas vibrações acontecem em solos não -

coesivos ela é rapidamente atenuada, já quando é em solos coesivos, essas

cravações propagam-se a grandes distâncias. Alguns autores recomendam que

sejam tomadas algumas medidas para auxiliar na cravação de estacas, como:

• Usar estacas com menor área de seção transversal possível;

• Executar um pré-furo;

• Usar pequenas alturas para a queda do martelo;

• Usar energia de impacto muito alta somente em solos coesivos.

37

2.7. DANOS ARQUITETÔNICOS, FUNCIONAIS E ESTRUTURAIS

Os danos em uma edificação podem ser definidos como qualquer

manifestação que possa ocasionar transtornos no uso do imóvel mesmo este sendo

apenas estético os tipo de danos são divididos em três categorias.

Arquitetônicos, são aqueles que comprometem somente a estética da

edificação, como por exemplo, trincas em paredes, rompimento de esquadrias,

painéis de vidro, mármores, etc. Sendo o reforço neste caso optativo.

Os Funcionais são aqueles que causam o mau funcionamento das instalações

prediais como, por exemplo, rompimento de tubulações hidráulicas e sanitárias,

desgaste excessivo dos trilhos-guias dos elevadores, a partir de certo ponto é

necessário o reforço uma vez que podem gerar transtornos no uso da edificação.

E os estruturais quê são aqueles que causam danos a estrutura propriamente

dita, pilares, vigas e Lajes. Nesta situação o reforço e sempre recomendado, pois a

ausência dele pode gerar o colapso da estrutura.

3.0 EXECUÇÃO E RECUPERAÇÃO DE FUNDAÇÕES

3.1 PROJETO E EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES

Para se elaborar um bom projeto de fundação deve-se realizar algumas

etapas preliminares, que são: investigação do subsolo, levantamento de cargas,

topografia, vizinhos, concepção do projeto, detalhamento do projeto e por fim o

acompanhamento dos serviços. Na fase de detalhamento do projeto, elaboram-se as

plantas para execução, especificações e método executivo, acompanhar os serviços

é de extrema importância para se verificar a boa execução dos mesmos, levantar a

quantidade de cargas que as fundações irão suportar e essencial, os demais itens

que citamos neste parágrafo já foram comentados anteriormente neste trabalho.

Neste parágrafo podemos ter uma idéia de quanto cada fase é importante para o

bom andamento do projeto e da obra, devendo ser obedecido todos os processos

citados acima.

3.2. REFORÇO DE FUNDAÇÕES

3.2.1 Conceito de reforço de fundação

Reforço da fundação é uma intervenção no sistema estrutural da edificação

original visando aumentar a segurança da fundação original. Ela se torna necessária

em virtude do mau desempenho ou do aumento do carregamento por mudanças do

38

tipo de uso da edificação, tornando as fundações existentes ineficientes. É bom

salientar que a ausência de investigações geotécnicas ou a má interpretação dos

resultados da investigação também são causas para o mau desempenho das

fundações.

3.2.2 Tipos de solução

Quando se fala de reforço de fundação existem dezenas de tipos de soluções

que são usadas de acordo com características especiais de cada caso como, por

exemplo: tipo de fundação existente, nível de água, tipo de solo, espaço físico e etc.

que devem ser analisadas muito minuciosamente até chegar à solução ideal. Gotlieb

1998 relaciona alguns tipos de soluções em reforço de fundações:

a) Reparo ou reforço dos materiais

Trata-se de um problema tipicamente estrutural, não associado à

transferência de carga para o solo. Estes seriam os casos de, por exemplo,

agressão ao concreto corrosão das armaduras quem compõem sapatas, estacas,

tubulões, blocos de coroamento e etc.

b) Enrijecimento da estrutura

Ocorre quando é necessário a diminuição dos recalques diferenciais, este

enrijecimento poderia ser alcançado através de implantações de vigas de rigidez

interligando as fundações ou a inclusão de peças estruturais capazes de gerar o

travamento da estrutura.

c) Aumento da área de apoio

Estes reforços são muito usados quando ocorre aumento das cargas originais

da estrutura e constitui-se na ampliação da seção da sapata ou do tubulão

caracterizado pelo chumbamento de ferragens na peça existente, apicoamento de

suas superfícies e o uso de resinas colantes e traços especiais para dar aderência

do concreto novo com o velho.

d) Estacas prensadas

Constitui-se na instalação de segmentos de estacas que podem ser de perfis

metálicos ou de concreto que variam e 0,5 a 1,00 metro cravadas com auxilio de

macaco hidráulico reagindo com um dispositivo de reação que na maioria das vezes

se trata da própria estrutura existente. Este tipo de reforço Será mais bem detalhado

posteriormente

e) Estacas injetadas

39

Estas estacas são executadas por perfuração com circulação de água e os

equipamentos para execução deste tipo de estaca caracterizam-se por suas

pequenas dimensões, permitindo o acesso a locais com limitações de altura. E tem

vantagens de não causar vibrações porem injeção e circulação de água podem

gerar instabilidade nas fundações

f) Estacas Convencionais

Este tipo de estaca só pode ser usada em casos onde haja altura suficiente

para a instalação de um bate estacas, é possível considerar-se o emprego de

estacas metálicas por perfis soldados, laminados, trilhos ou tubos de parede grossa.

É bom lembrar que este tipo de estaca gera muita vibração o que poderia prejudicar

ainda mais a instabilidade das fundações já doentias.

g) Sapatas, Tubulões, e Estacas adicionais

Consiste da instalação de mais apoios, por meio do acréscimo de sapatas,

tubulões ou estacas de tal forma a reduzir o carregamento nas fundações originais.

3.2.3. Condições para escolha do tipo de reforço

Existem inúmeras variantes para a escolha do tipo de reforço a ser executado

elas estão dividas em quatro categorias. Técnicas, econômicas, exeqüibilidade e

segurança, as técnicas dependem das características basicamente da edificação e

do solo, por exemplo, e engenheiro responsável deve verificar se a estrutura da

edificação está apta a receber os novos apoios ou se precisa de um enrijecimento

na estrutura como também calcular a novas cargas quem vão passar a atuar em

cima das novas fundações evitando o risco de sobrecargas.

A econômica diz respeito aos custos envolvidos e se o proprietário tem

condições de arcar com os mesmos.

Na condicionante de exeqüibilidade são levados em consideração métodos

construtivos como, por exemplo, o acesso de equipamentos, muita vezes um projeto

de reforço pode se tornar inviável, pois não é possível o acesso das maquinas ao

local desejado.

E a condicionante Segurança que diz respeito ao acesso do pessoal com

segurança ao local de trabalho, devem ser verificados se o local não gera nenhum

risco a integridade dos trabalhadores e o uso de equipamentos de proteção coletiva

e individual.

40

3.2.4. RECUPERAÇÃO DE NÍVEL E PRUMO

Como foi comentado anteriormente a distorção angular pode causar alguns

desconfortos aos ocupantes do imóvel, dentre esses desconfortos estão o desnível e

desaprumo, que na maioria dos casos, o cliente quer que sejam regularizados

voltando o mais próximo do normal possível. Contudo este procedimento de

recuperação exige alguns critérios de segurança, pois tem que se monitorar com

muito cuidado as movimentações do conjunto estrutural e se calcular a redistribuição

de cargas em vigas e nos pilares, tendo em vista que esses elementos estruturais da

edificação devem suportar esse novo deslocamento de forma eficaz.

4.0. O CASO DE REFORÇO DAS FUNDAÇÕES DE UMA RESIDÊNCIA

4.1. Introdução

Neste capítulo, trataremos com maior detalhe do caso da patologia da

fundação de uma residência que sofreu uma inclinação bastante considerada e por

este motivo passou por uma recuperação na qual optou se pela utilização de

estacas mega. No estudo do caso explanaremos os motivos que levaram a escolha

do tipo de reforço, método executivo dos serviços, características do terreno, custos

do reforço, elaboração do projeto de reforço e etç...

4.2. Características da edificação

A estrutura a casa é composta de 2 (dois) pavimentos em concreto armado,

laje convencional maciça e forro em madeira, as vedações são feitas de alvenaria

em blocos cerâmicos e a cobertura em telhas cerâmicas com telhas cerâmicas e

estrutura de madeira.

As fundações foram executadas em alicerce corrido nas dimensões

0,30x0,30x0,30 metros e blocos e concreto ciclópico de 0,50x0,50x0,50 metros

em baixo de cada pilar.

Essas informações foram obtidas através de escavações e inspeções na

edificação

4.3. Características do terreno

A edificação esta localizada na Rua Diogo Moia entre Rua Dom Romualdo de

Seixas e av. Almirante Wandenkolk, no bairro do Umarizal, região metropolitana de

Belém. O terreno mede 11,70 x 25,00m que da um total de 292,5m2 e tem área

41

construída de 10,45 x 20,84m totalizando uma área de 217,78m2, contudo a

construção possui dois pavimentos o que totaliza 435,56m2.

Para podermos definir um projeto de fundação e retro-analisarmos a

existente, era necessário realizarmos um estudo do subsolo, como visto

anteriormente, por este motivo foi realizado uma prospecção geotécnica do tipo

SPT, no dia 01/03/2007, e outra nos dia 02/03/2007. Após esta investigação obteve-

se dois laudos de sondagem, um do início da casa e outro do final da casa (figuras

4.0 e 4.1) respectivamente, com os laudos podemos observar claramente, que

ambos apresentam nível d`água muito próximo da superfície do terreno.

Figura 4.0

Perfil do solo parte frontal da casa

Fonte: WS Geotécnia (2007)

42

Figura 4.1

Perfil do solo fundos da casa

Fonte: WS Geotécnia (2007)

4.4. Histórico da edificação

A edificação em questão é antiga e já apresentava este problema de recalque

antes de ser vendida, contudo seu antigo proprietário, o “camuflou” nivelando o solo

da residência e as esquadrias, mas o problema não foi solucionado, pois se tomou

apenas medidas estéticas para que a mesma fosse vendida sem que se

desvalorizasse, obrigando a nova proprietária a arcar com os custos da execução

dos serviços, uma vez que a casa encontra-se alugada, e ela não podia perder o

43

valor do aluguel. Por este motivo os serviços foram executados com os inquilinos

dentro do imóvel.

4.5. Análise do Problema

4.5.1. Revisão do projeto

A análise inicial foi em busca de informações como projetos arquitetônicos

estruturais e de fundações que ajudassem na analise das causas da patologia.

Através das dimensões atuais da casa foi elaborado um novo projeto de cargas que

irão atuar sobre as novas fundações. Com o auxilio de prumos Foi constatado dois

níveis de inclinação na casa o primeiro de 1,51% considerado de grau moderado e o

segundo de 0,51% considerado de muita pequena gravidade, segundo Apud Laefer

(2001)

Figura 4.2

Corte transversal com inclinação indicada

44

Figura 4.3

Concentração de trincas

Figura 4.4

Trincas

45

Figura 4.5

Verificação do grau de inclinação feita com prumo

4.5.2. Retro-análise das fundações

As escavações e investigações no subsolo da casa mostraram que a antiga

fundação da residência foi executada em alicerce corrido nas dimensões de 0,3m x

0,3m e blocos de concreto ciclópico com dimensões de 0,5m x 0,5m x 0,5m abaixo

dos pilares. Como não existe metodologia para o calculo deste tipo de fundação

devido sua simplicidade, ficando a cargo da experiência do projetista todo seu

dimensionamento, detalhamos a capacidade de suporte do solo onde foi assentada

a fundação.

Carga estimada da residência = 2,35 Tf/m

Área de suporte (Alicerce) = 0,3 m2/m

Tensão gerada pelo alicerce= 2,35Tf / 0,3 m2 = 7,83 Tf/m2

Tensão Admissível do solo = 8Tf/m2

Coeficiente de segurança da fundação = 8/7, 83= 1,02

46

Como visto o coeficiente de segurança está muito próximo de 1(um) o que

não garante a segurança da estrutura e logo abaixo desta camada existe uma

camada de argila orgânica que em decorrência do peso extra, pode ter sofrido

adensamento ocasionando em recalques diferenciais na casa.

4.6. REFORÇO DAS FUNDAÇÕES

4.6.1 Elaboração do projeto de reforço

Para garantir a boa eficiência das novas fundações seria necessário

atravessar a camada de argila mole, entretanto, equipamentos necessários para

executar fundações profundas são grandes e difíceis de transportar não sendo

possível sua utilização, optou-se então pelo método de estaca mega.

O dimensionamento da estaca foi realizado pelos métodos de Aoki-Velloso e

Décourt-Quaresma os quais mostram que a 7 (sete) metros de profundidade as

estacas atingiriam a capacidade de suporte necessário.

Método de Aoki-Velloso

PU=PL+PB

PU=Capacidade de carga última

PL=Capacidade de carga lateral

PB=Capacidade de carga de ponta

PB= (K x NB x AB) / F1

K=Coeficiente de correlação com resultado do cone

NB=Valor de Nspt da base (ponta) da estaca

AB=Área da base (ponta) da estaca

F1=Coeficiente de correlação de resistência de ponta

PL=∑(α x KH x NM x P x ΔL) / F2

α=Razão de atrito na camada h

KH=Coeficiente de correlação com resultados do cone na camada h

NM=Valor de Nspt médio na camada h

P=Perímetro da estaca

47

ΔL=Comprimento da estaca na camada h F2=Coeficiente de correlação de resistência lateral

Tabela 4.0 TIPO DE SOLO K αAreia 100 0,014Areia Siltosa 80 0,02Areia silto Argilosa 70 0,024Areia Argilosa 80 0,03Areia argílo siltosa 50 0,028Silte 40 0,03Silte arenoso 55 0,022silte areno siltoso 45 0,028Silte argiloso 23 0,04Silte Argilo Arenoso 25 0,03Argila 20 0,06Argila arenosa 35 0,024Argila areno Siltosa 30 0,028Argila siltosa 22 0,04Argila silto arenosa 33 0,03 Valores de K e α propostos por Aoki-Velloso

Tabela 4.1 TIPO DE ESTACA F1 F2Franki 2,5 5Pré-moldada 1,75 3,5Metálica 1,75 3,5Escavadas 3,3 7

Valores de F1 e F2

Dimensionamento de estacas com 7 metros:

PL= (0,02 x 80 x 3 x 0,8 x 2,7) / 3,5 = 2,97 TF PB= (80 x 6 x 0,04) / 1,75 = 10,97 TF PU= 2,97 + 10,97 = 13,94TF

Método de Décourt-Quaresma

PU=PL+PB

PU=Capacidade de carga última

PL=Capacidade de carga lateral

48

PB=Capacidade de carga de ponta

PB= C x NB x AB

C= Coeficiente de correlação de ponta

NB= Valor de Nspt de base (ponta) da estaca

AB=Área da base (ponta) da estaca

PL= (NL/3 +1) x AL

AL= Área lateral da estaca em contato com a camada

NL=Valor médio de Nspt ao longo do fuste

Tabela 4.2

TIPO DE SOLO kArgila 12Silte argiloso 20Silte arenoso 25Areia 40

Coeficiente k de Décourt-Quaresma

Dimensionamento de estacas com 7 metros:

PB= 40 x 6 x 0,04 = 9,6 TF PL= 3/3+1 x 2,16 = 4,32 TF PU= 9,6 + 4,32 = 13,92 TF

Tabela 4.3

Décourt- Quaresma Aoki-VelosoCarga de Ponta 9,6 TF 10,97 TFAtrito Lateral 4,32 TF 2,97 TFTotal 13, 92 TF 13,94 TF

Comparativa Entre métodos

4.6.2. Estaca mega, Conceito e método executivo

Como já foi definida a estaca prensada ou estaca mega é um tipo de

fundação que se caracteriza por ser usada apenas em reforços estruturais e é

cravada estaticamente com isso se tem a ausência de vibrações durante a cravação,

reduzindo os riscos de uma eventual instabilidade que por ventura venha a ocorrer,

49

devido à precariedade das fundações existentes. A seguir segue o procedimento

executivo segundo ABEF:

a) Escavação: A primeira etapa é a escavação de uma vala com dimensões

míninas de 1,00m x 1,50m e profundidade que possibilite a livre movimentação da

equipe e equipamentos, após a escavação deve-se providenciar o esgotamento da

água caso seja necessário. Em alguns casos pode ser necessário o escoramento

das paredes do buraco para que não haja risco de desmoronamento.

b) Transporte de materiais: Após a escavação concluída segue-se a segunda

etapa a transporte de componentes e materiais que deve seguir um plano de

trabalho para permitir o acesso seguro dos materiais equipamentos

c) Cravação a reação: Na terceira etapa já com a estaca posicionada deve-se

acoplar as unidades hidráulicas colocando os calços sob a estrutura de reação e

sobre a cabeça da estaca, inicia-se o carregamento interpondo calços à medida que

se processa a cravação, deve-se continuar inserindo segmentos até a profundidade

de projeto. É importante salientar que a continuidade das estacas deve ser garantida

por meio de solda, rosca ou parafusada dependendo do tipo de estaca utilizada.

Figura 4.6

Cravação à reação

Fonte: Manual de especificações da Abef

d) Preparo do cabeçote e cunhagem: Após a cravação deve ser colocado

sobre a estaca um cabeçote de concreto armado de dimensões 25mx45cmx30cm,

permitindo a colocação de macaco, calços e cunhas. Após a colocação das cunhas

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necessárias, sob pressão, por meio de batidas, retira-se o macaco de cunhamento.

Caso necessário deve-se colocar uma chapa metálica entre a estaca e o cabeçote.

e) Concretagem: Após a retirada do macaco deve-se executar forma,

deixando espaço para a introdução do concreto, preencher integralmente com

concreto o volume do miolo remanescente distribuindo-o e socando-o manualmente

com uma barra fina. Após o inicio da cura deve-se retirar a forma.

Figura 4.7

Colocação de cabeçote e concretagem


f) Reaterro: O reaterro deve ser feito com mistura de solo-cimento de 5% a 10%

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Figura 4.8

Reaterro com Solo cimento


4.3.3. Execução dos serviços:

A execução das estacas Mega ficou sob responsabilidade da WS Geotecnia,

os procedimentos e recomendações obedeceram às recomendações da Abef com

algumas alterações para ganhar velocidade na execução dos serviços às obras

foram finalizadas em outubro de 2007.

A seguir mostramos algumas das etapas de execução do reforço de fundações.

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Figura 4.9

Estaca Mega

Figura 4.10

Esgotamento da água

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Figura 4.11

Posicionamento da estaca

Figura 4.12

Cravação à reação

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Figura 4.13

Execução de blocos sobre estaca

Figura 4.14

Verificação de Nível

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5.0 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O presente trabalho deixou bastante claro, que para se desenvolver um projeto de fundações, é necessário e extremamente importante que um profissional habilitado, com o domínio da técnica, experiência e pode-se dizer até audácia, tome frente deste, para que o mesmo não tenha nenhum tipo de problema, pois se sabe que para se obter um bom desempenho de uma fundação tem que se atentar para uma serie de fatores como: investigação do subsolo, utilização do imóvel, forma de como foi feita sua execução dentre outros que influenciam diretamente as fundações como um todo. Contudo se existirem falhas de qualquer que sejam as origens, podemos ter absoluta certeza de que os métodos que dispomos para a execução de reforço das fundações estão cada vez mais modernos e ao alcance de boa parte da população.

Quanto ao caso do reforço executado na residência de que o trabalho trata, podemos concluir de forma sucinta, que: o método de reforço utilizado, que foi a estaca mega foi escolhido porque era o mais apropriado para o caso, sua execução foi acompanhada de forma bastante atenciosa por parte dos profissionais envolvidos em seu projeto, sua execução também foi feita de forma correta, contudo poderia ter sido feito um acompanhamento de desnível pós-execução da obra com equipamentos mais precisos, mas este fato não teve nenhuma influencia negativa na sua execução e nem neste trabalho, já que foram feitas visitas depois do reforço executado. Existiu também a preocupação de um acompanhamento das trincas antes apresentadas, no sentido de saber se ainda avia avanço das mesma, este avanço não foi constatado.

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ANEXOS

2 – Projetos arquitetônicos, corte e planta de fundação

Desempenho Fundacoes Resistencia Estacas Mega

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