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Especialização em Patologia das Construções 2013
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PATOLOGIA DAS
FUNDAÇÕES
UTFPR - Curitiba
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Ronaldo L. S. IZZO, D.Sc.
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/izzo
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2Tópicos:• Recalques
– Conceito– Recalques admissíveis
• Efeitos de Movimentos das Fundações• Investigação Geotécnica
– Sondagem– Colapsibilidade– Expansibilidade– Zonas Cársticas– Matacões
• Projeto de Fundações– Interação Solo-Estrutura– Comportamento das Fundações– Fundações Sobre Aterro– Aterro sobre Solo Mole– Aterro Sanitário e Lixões
• Execução das Fundações• Pós-Conclusão das Fundações
– Carregamento– Alteração de Uso– Grandes Escavações Próximo a Construções– Escavações não Protegidas– Instabilidade de Taludes– Efeitos da Presença de Água– Variação do Nível de Água
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O QUE É PATOLOGIA ?
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PATOLOGIA é :
“Ciência que estuda a origem,
os sintomas e a natureza das
doenças”.
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O QUE É O SISTEMA DE FUNDAÇÃO ?
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VAMOS PENSAR !
O sistema de fundações é formado pelo elemento
estrutural do edifício que fica abaixo do solo.
Sendo este o elemento de transição entre a estrutura e o
solo, que é responsável por suportar, com segurança, as
cargas provenientes da obra de engenharia sobrejacentes
e transmiti-las ao solo subjacente.
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VAMOS PENSAR !
Porém, o elemento de fundação por si só não basta para
suportar as cargas a ele impostas, sendo que a massa de
solo ao seu redor desempenha um papel tão, ou mais,
importante para suportar as obras de engenharia
sobrejacentes.
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VAMOS PENSAR !
Assim, em um sentido mais amplo, o sistema de
fundações é, na realidade, composto pelo
elemento estrutural em conjunto com a massa
de solo que é solicitada.
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O QUE É COMPRESSÃO ?
O QUE É ADENSAMENTO ?
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PRESSÃO PRESSÃO PRESSÃO PRESSÃO
1 – situação hidrostática antes da aplicação do carregamento.2 – situação imediatamente após a aplicação do carregamento.3 – situação durante a dissipação do excesso de poro pressão.4 – situação após a dissipação total do excesso de poro pressão.
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DEFINIÇÕES:
Define-se por compressão a relação entre a variação de
volume do solo e o estado de tensões efetivas sobre
condições de equilíbrio.
Define-se por adensamento o processo de compressão
gradual que ocorre simultaneamente à saída de água
dos vazios do solo ao longo do tempo com uma
transferência, também gradual, do excesso de poro-
pressão para as tensões efetivas.
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QUAL É O EXEMPLO DE ESTRUTURA COM
PROBLEMAS DE FUNDAÇÃO MAIS FAMOSA DO MUNDO?
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Prédios inclinados de Santos.
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Prédio na China.
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Prédio na China.
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Prédios inclinados (Litoral de Santa Catarina).
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RECALQUES ADMISSÍVEIS
• Importante em duas situações:
– Na etapa de “análise e projeto das fundações” cálculo deestimativa de recalques.
» Necessidade de tomar decisões relativas à adequaçãodos resultados obtidos com o comportamentodesejado da estrutura.
– Quando é feito o controle de recalques.» Durante a construção da estrutura;» Existência de dúvidas referentes aos efeitos adversos
externos;» Limite a partir do qual se considera problemática a
segurança ou desempenho da estrutura.
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RECALQUES ADMISSÍVEIS
• Problema bastante complexo.
– Incertezas em relação do comportamento do solo em função
da superestrutura.
– Não existe uma solução reconhecida como adequada, nem
no plano teórico e nem como regra empírica.
– Experiência;
– Recomendações;
– Análise de casos.
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Onde:A.
S – Recalque; δs – Recalques diferenciais; θ – Rotação; α – Deformação angular.
B. Δ – Deflexão relativa. Δ/L – Deflexão proporcional.
C. ω – Inclinação. β – Rotação relativa
(distorção angular).
DEFINIÇÕES DE RECALQUES
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SITUAÇÃO COMUM !
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EFEITOS DE MOVIMENTOS DAS FUNDAÇÕES
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ESFORÇOS
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA
• Sondagem
• Colapsibilidade
• Expansibilidade
• Zonas Cársticas
• Matacões
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA– SONDAGEM
– Ausência
• Típico de obras de pequeno porte.• Motivos econômicos.• Obras de porte médio.• Inaceitável• Normas
• ABNT NBR 6122/1996• ABNT NBR 8036/1983• Bom senso!• Número mínimo de furos e profundidade de exploração.
– O mal desempenho de fundações• Ligado a ausência completa de investigação.• Leva a adoção de soluções inadequadas.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA– SONDAGEM
PROBLEMAS TÍPICOS:
Fundações diretas• Tensões de contato excessivas, incompatíveis com o solo
Recalques inadmissíveis e ruptura
• Fundações em solos/aterros heterogêneos Recalques diferenciais
• Fundações sobre solos compressíveis e ausência de estudo derecalque
Grandes deformações
• Fundações apoiadas em solo rijo que, por sua vez, estãosobre solos moles.
Rupturas ou grandes deslocamentos da fundação.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA– SONDAGEM
PROBLEMAS TÍPICOS:
Fundações Profundas• Estacas de tipo inadequado.
Mau comportamento
• Geometria inadequada. Comprimento ou diâmetro inadequado.
• Estacas apoiadas em camadas resistentes sobre solos moles. Recalques incompatíveis.
• Ocorrência de atrito negativo não previsto. Redução da carga admissível nominal adotada para a estaca.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA– SONDAGEM
INVESTIGAÇÃO INSUFICIENTE:• O programa de investigação pode se mostras inadequado.
Identificação de aspectos que comprometem o comportamento dafundação projetada.
• Casos típicos: Número insuficiente de sondagens.
Áreas extensas.
Perfis de solo variados.
Extrapolação indevida de informações.
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• Casos típicos: Profundidade de investigação insuficiente.
Não caracterização de camadas com comportamentodistinto.
De pior desempenho. Também solicitadas pelo carregamento.
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• Casos típicos: Propriedades de comportamento não determinadas.
Necessidade de ensaios especiais. Ex.: Expansibilidade, Colapsibilidade, etc. ($)
Situações de grande variação de propriedades. Ocorrência de anomalias localizadas. Situações não identificadas.
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• Casos típicos: Sondagem mal executada.
Sondagem mista. Mesmo local. Uso de sondagem rotativa e a percussão.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA– SONDAGEM
Interpretação Inadequada:• Adoção de valores não representativos.
Solos porosos tropicais.Quando NSPT abaixo de 4.Possibilidade de instabilidade quando saturados.
Presença de pedregulhosAumenta os valores do NSPT
Valores baixos do NSPT em argilas saturadas.Indicam a possibilidade de atrito negativo.
• Recomendações: Cautela. Utilizar experiência. Cruzamento de dados.
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INTERVALO !
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• COLAPSIBILIDADE
– Solo sensível a variações do grau de saturação.
– Como se defini este tipo de solo ?
– “É um material metaestável, sujeito a um rearranjo
radical de partículas e grande variação (redução)
volumétrica devido à saturação, com ou sem
carregamento externo adicional”.
– Depende das seguintes condições:
– Estrutura do solo parcialmente saturada;
– Tensões existentes para desenvolver o colapso;
– Rompimento dos agentes cimentantes.
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Log (σ)einicial
Índi
ce d
e va
zios
(e)
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Colapso
Inundação
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Localização de Solos Colapsíveis no Brasil.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• EXPANSIBILIDADE
– Solos argilosos contendo argilo-minerais expansivos.
– Provoca problemas.
• Principalmente em fundações superficiais.
– Processo provocado pela água.
• Difícil controle.
– No Brasil a grande maioria dos solos expansivos são
solos residuais ou coluviais.
• Formados pelo intemperismo de rochas sedimentares.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• EXPANSIBILIDADE
– Principais regiões:• Litoral Nordeste
– Solos residuais de argilitos– Salvador (BA), Recife (PE).
• Sertão Nordestino– Proximidades da barragem de Itaparica (rio São Frncisco).
• Estado de São Paulo e Paraná– Solos residuais ou coluviais formados pelo intemperismo de
argilitos e siltitos– Formação carbonífera Tubarão– Norte de Campinas (SP).
• Estado do Rio Grande do Sul– Oriundos de arenitos e siltitos.– Porto Alegre (norte), Encantado, São Gerônimo, Santa
Maria, Rosário do Sul, Santa Cruz do Sul e Cachoerinha.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• ZONAS CÁRSTICAS
– Rochas compostas por carbonatos de cálcio e magnésio.• Rochas calcárias ou dolomíticas.• “Calcáreo”.
– Distinguem-se das demais rochas devido a 2características:
• Solubilidade em água;
– Água levemente ácida
– Existência de dióxido de carbono dissolvido.
• Presença de camadas rochosas superficiais.
– Compostas de sedimentos não solúveis e solos residuais.
– Escondendo cavidades abaixo da mesma.
– Falsa impressão de segurança.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• ZONAS CÁRSTICAS
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• MATACÕES
– São blocos de rocha ainda não decompostos.
• Solo residual.
– Intemperismo diferencial da rocha
• Solo sedimentar
– Blocos de rochas que deslizam encostas abaixo.
»Coluvionares (transp. gavidade)
»Talus (quando predominancia de blocos e matacões).
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O
A
E
B
C
ROCHAMATRIZ
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• MATACÕES
– Gera problemas de interpretação de resultados de
sondagens.
– Interfere nos processos construtivos (superficiais e
profundas).
– Dificulta a solução quanto às fundações.
• Obras de qualquer porte.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• MATACÕES
– Gera problemas de interpretação de resultados desondagens.
• Podem ser confundidos com a ocorrência de perfil de rochacontínua.
• Induzindo soluções não compatíveis com o comportamento dosolo.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• MATACÕES
– Interfere nos processos construtivos (superficiais eprofundas).
• Dificulta;• Impedindo que o horizonte resistente previsto em projeto seja
atingido.• Oferecendo indevida base em fundações previstas para apoiar na
rocha.• Devem sempre ser ultrapassados para atender ao projeto.
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INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA• MATACÕES
– Interfere nos processos construtivos (superficiais eprofundas).
• Durante a execução de fundações profundas a presença dematacões pode resultar em elementos apoiados de forma nãosegura.
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