projeto de fundaÇÕes
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PROJETO DE FUNDAÇÕES
Victor PadilhaJulho/2013
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1) INTRODUÇÃO:
• Definição de Fundação: Sua função é suportar com segurança as cargas provenientes do edifício, ou seja, é o elemento estrutural que transmite a carga de uma edificação para uma camada mais resistente do solo.• Composição de uma estrutura: (lajes, vigas, pilares, fundação, etc.)• Custo: Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do
custo total do edifício, porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso
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2) ELEMENTOS ESSENCIAIS A UM PROJETO:• Topografia da área (dados topográficos, taludes, erosões);• Dados geológico-geotécnicos (investigação do subsolo -> camadas,
resistência, nível d’agua, compressibilidade etc.)• Dados da estrutura a construir (projeto de cargas, dimensões)• Dados sobre construções vizinhas (tipo de estrutura e fundação,
patologias, idade etc.)• Aspectos econômicos (tempo de execução, custo/beneficio)
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3) CARGAS NA FUNDAÇÃO
A) Cargas Vivas:• Operacionais (ocupação de pessoas, veículos, equipamentos)• Ambientais (ventos, ondas, sismos)• Acidentais (solicitações especiais, colisões, explosões...)B) Cargas Mortas ou permanentes:• Peso próprio• Empuxo (agua ou terra)
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4) CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM NBR 8681/84• Ações Permanentes: As que ocorrem com valores constantes durante
toda a vida da obra (peso próprio da construção e de equipamentos fixos, empuxos, esforços devidos a recalques de apoios);• Ações Variáveis: As que ocorrem com valores que apresentam
variações significativas em torno da média (ações devidas ao uso da obra, tipicamente)• Ações Especiais: As que têm duração extremamente curta e muito
baixa probabilidade de ocorrência durante a vida da obra, mas que precisam ser consideradas no projeto de determinadas estruturas (explosões, colisões, incêndios, enchentes, sismos)
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Peso específico dos materiais mais empregados em uma
construção.
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Sobrecargas ou cargas úteis em lajes de piso e forro.
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Tensão admissível recomendada pela ABNT.
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5) INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
• Sondagens a percussão (SPT):O ensaio de sondagem a percussão SPT (Soil Penetration Test), por
norma(NBR 6484), consiste da cravação de um amostrador de dimensões padronizadas, rosqueado em um conjunto de hastes metálicas que recebem e propagam (para o amostrador) a energia de golpes que são aplicados a partir da queda livre de um martelo (peso de ferro fundido ou aço) de massa equivalente a 65 kg, caindo de uma altura equivalente a 75 cm.
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6) TIPOS DE FUNDAÇÕES
• As fundações se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de transferência de cargas da estrutura para o solo• Fundações diretas podem ser subdivididas em rasas e profundas.
(Rasas: ate 2,0m / Profundas: acima de 2,0m)• Fundações indiretas são sempre profundas, em função da forma de
transmissão de carga para o solo (atrito lateral) que exige grandes dimensões dos elementos de fundação.
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6.1) FUNDAÇÕES DIRETAS RASASBlocos e alicerces:-> Blocos•Utilizado em estruturas de pequenas cargas;•Blocos são elementos estruturais de grande rigidez (com vigas baldrames);•Os eventuais esforços de tração são absorvidos pelo próprio material do bloco;•Geralmente, usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do solo está entre 0,5 e 1,0 m de profundidade.
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-> Alicerces: também denominados de blocos corridos, são utilizados na construção de pequenas residências e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes, podendo ser de concreto, alvenaria ou de pedra.Exemplo de Bloco Exemplos de Alicerces
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Sapatas: Ao contrário dos blocos, as sapatas não trabalham apenas à compressão simples, mas também à flexão, devendo, neste caso, serem executadas incluindo material resistente à tração.-> Sapatas Isoladas:De menor altura que os blocos, são aquelas que transmitem para o solo, através de sua base, a carga de uma coluna (pilar) ou um conjunto de colunas.
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-> Sapatas Corridas:•São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes, as quais lhe transmitem a carga por metro linear. Para edificações cujas cargas não sejam muito grandes, como residências, pode-se utilizar alvenaria de tijolos, caso contrário, ou ainda para profundidades maiores que 1,0 m torna-se mais adequado e econômico o uso do concreto armado.
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-> Sapatas Associadas: No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham, deve-se executar uma sapata associada.
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-> Sapatas Alavancadas: No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar, cria-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar.
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-> Radiers: A utilização de sapatas corridas é adequada economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapasse 50%. Caso contrário, é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação chamado radier. É usado de quando as cargas são pequenas e a resistência do terreno é baixa.
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6.2) FUNDAÇÕES DIRETAS PROFUNDAS:-> Tubulões: são elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro.•Tubulação a seu aberto: Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água. Quando há tendência de desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria de tijolo, tubo de concreto ou tubo de aço. O fuste é escavado até a cota desejada, a base é alargada e posteriormente enche-se de concreto. Mostra-se uma alternativa econômica para altas cargas solicitadas superior a 250 Tf.
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• Tubulão a ar comprimido: Este tipo de fundação é utilizado quando existe água, exigem-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes. Neste caso, a injeção de ar comprimido nos tubulões impede a entrada de água, pois a pressão interna é maior que a pressão da água. A pressão empregada pode ser de no máximo 3,4 atm (340 kPa), limitando a profundidade de 34 m abaixo do nível do mar.• Pela legislação em vigor, só se é admitido trabalhos sob pressões
superiores a 150 kPa quando as seguintes providencias forem tomadas:- Estar à disposição da obra uma equipe permanente de socorro médico;- Estar disponível na obra câmara de descompressão equipada;- Existir na obra compressores e reservatórios de ar comprimido de reserva;- Que seja garantida a renovação do ar, sendo o ar injetado em condições
satisfatórias para o trabalho humano.
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6.3) FUNDAÇÕES INDIRETAS:-> Brocas (ou estacas broca): São estacas executadas “in loco” sem molde, por perfuração no terreno com auxílio de um trado (diâmetro de 15 a 30 cm), sendo o furo posteriormente preenchido com o concreto apiloado.•Baixa capacidade de carga, geralmente entre 4 a 5 tf;•Há perigo de introdução de solo no concreto, quando do enchimento;•Há perigo, também, de estrangulamento do fuste;•Não existe garantia da verticalidade;•Só pode ser executada acima do lençol freático;•Comprimento máximo de aproximadamente 6,0 m (normalmente entre3,0 a 4,0 m);•Trabalha apenas à compressão, sendo que às vezes é utilizada uma armadura para fazer a ligação com os outros elementos da construção .
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• Estacas: Elemento de fundação executado com auxílio de ferramentas ou equipamentos, podem ser fabricadas com diversos materiais, sendo as estacas de concreto e metálicas as mais usuais e são cravadas de três formas:
• Percussão: É o método de cravação mais empregado, o qual se utiliza pilões de queda-livre ou automáticos• Prensagem: Empregada onde há a necessidade de evitar barulhos e
vibrações, utiliza macacos hidráulicos que reagem contra uma plataforma com sobrecarga ou contra a própria estrutura• Vibração: Sistema que emprega um martelo dotado de garras (para
fixar a estaca), com massas excêntricas que giram com alta rotação, produzindo uma vibração de alta frequência à estaca.
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-> Estacas de Madeira: São troncos de árvores cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves. Antes da difusão da utilização do concreto, elas eram empregadas quando a camada de apoio às fundações se encontrava em profundidades grandes.
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-> Estacas Metálicas: São encontradas na forma de trilhos ou perfis. Não há possibilidade de quebra e, caso seja necessário realizar emendas, essas devem ser soldadas, não devendo permitir o uso de luvas ou anéis. Se utilizadas em serviços provisórios, podem se reaproveitadas várias vezes. Seu emprego necessita de cuidados com a corrosão do material metálico. Sua maior desvantagem é o custo
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-> Estacas de concreto: As estacas de concreto são comercializadas com diferentes formatos geométricos. A capacidade de carga é bastante abrangente, podendo ser simplesmente armadas, protendidas, produzidas por vibração ou centrifugação.
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-> Estacas de concreto moldada “in loco”:•Estacas Tipo Franki
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• Estacas Tipo Strauss
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-> Estacas Escavadas e Barretes:
•Estaca escavada, também chamada estação, é aquela com seção circular, executadas por escavação mecânica com equipamento rotativo, utilizando lama bentonítica e concretada.
•No caso da estaca barrete, geralmente utiliza-se um equipamento de escavação denominado “clamshell” mecânico ou hidráulico, com descida livre (cabo) ou com haste de guia (“kelly”) que permite uma melhor condição de verticalidade da estaca.
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7) CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS FUNDAÇÕES7.1) FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS:
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7.2) ESTACAS PRÉ-FABRICADAS:
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7.3) ESTACAS ESCAVADAS:
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7.3) TUBULÃO:
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8) CONCLUSÃO:
O melhor tipo de fundação é aquela que suporta as cargas da estrutura com segurança e se adéqua aos fatores topográficos, maciço de solos, aspectos técnicos e econômicos, sem afetar a integridade das construções vizinhas.
É importante a união entre os projetos estrutural e o projeto de fundações num grande e único projeto, uma vez que mudanças em um provocam reações imediatas no outro, resultando obras mais seguras e otimizadas.