Cap3-Fundações

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03 Fundações Editora - e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado - Edição46 TÉCNICAS E PRÁTICAS CONSTRUTIVAS PARA EDIFICAÇÃO 3.1 FUNDAÇÕES OU INFRAESTRUTURA Fundações são elementos estruturais destinados a suportar toda a carga de pressão proveniente dos carregamentos de esforços oriundos do peso próprio dos elementos estruturais como num todo, acrescidos dos carregamentos provenientes do uso (sobrecargas). Esses elementos de fundação têm por finalidade distribuir os esforços estruturais para o terreno (solo), dando assim estabilidade à obra. Sobrecarga: vento, neve etc. Estrutura: cobertura Estrutura: laje Sobrecarga: pessoas, móveis etc. Estrutura: pilar Estrutura: viga Bloco de fundação Carregamento total no solo: peso da estrutura + peso da sobrecarga Figura 3.1 Para a perfeita decisão sobre o tipo de fundação a ser utilizado, é imprescindível não só o conhecimento das cargas atuantes no solo, como também das características do solo que vai suportar tais esforços. Para tanto, sondagens são realizadas e têm por finalidade uma prospecção das camadas profundas do solo para verificar os tipos de solo e suas características (reconhecimento geológico), bem como a verificação da presença de água. Nesse trabalho de reconhecimento são então retiradas amostras de solo, a cada metro de profundidade, que serão identificadas de acordo com a profundidade e depois analisadas em laboratório. No trabalho de sondagem, verifica-se também a dificuldade de penetração das sondas, para verificação da resistência ao cisalhamento e da compressibilidade desses solos, que vão suportar todo o carregamento da estrutura projetada, e a definição dos tipos de fundações adequados. 3.1.1 STANDARD PENETRATION TEST (SPT) SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO A PERCUSSÃO Standard Penetration Test (SPT) é reconhecidamente a mais popular, rotineira e econômica ferramenta de investigação em praticamente todo o mundo, permitindo uma indicação da densidade de solos granulares e da consistência de solos coesivos. Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado EdiçãoFUNDAÇÕES 47 SPT constitui uma medida de resistência dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento. No Brasil, a prática do ensaio é regida pela NBR 6484/1980, enquanto a interpretação baseia-se na NBR 7250/1982. No anexo B apresentamos o modelo de uma planilha de sondagem. Numa área de terreno muito grande, onde serão construídas também grandes áreas, são realizadas várias sondagens para se ter um perfil geológico do terreno. Esse perfil é importante, pois mostra as diferentes profundidades de cada tipo de solo e, consequentemente, da espessura de sua camada. E de boa prática realizar uma sondagem em lugares onde se conhece a existência futura de uma carga muito elevada. Parâmetros de uma sondagem SPT: Tabela 3.1 Número de furos de sondagem SPT Fonte: Moraes, Marcelo da Cunha Estruturas de Fundações Área (projeção em Número de furos SPT 2400 A critério Roldana Corda Tripé Pesó 65 Kg Motor Haste Furo de 2 1/2" Barrilete Figura 3.2 Fonte: em 21/05/2008. Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado Edição48 TÉCNICAS E PRÁTICAS CONSTRUTIVAS PARA EDIFICAÇÃO 3.2 FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS Neste grupo de fundação, temos os seguintes tipos: Sapata Bloco Radier Vigas de fundação 3.2.1 SAPATAS ISOLADAS E BLOCOS ARMADOS São elementos estruturais que exigem esforços que não podem ser absorvidos somente pelo concreto e, para tanto, faz-se uso de armaduras para suporte dos esforços de tração. Normalmente essas sapatas são assentadas sobre estacas de concreto ou simplesmente apoiadas no solo de acordo com o carregamento e/ou tipo de solo. Sapata isolada Armadura Bloco Armadura Base de concreto magro Base de concreto magro Figura 3.3 Para a execução das sapatas, deve-se assim proceder: As escavações devem seguir as recomendações pertinentes ao serviço. As escavações devem ter largura compatível com as atividades de execução das formas. Eventualmente as escavações podem ser "contrabarranco" (ver Capítulo 4, item 4.3), desde que o solo assim permita. Neste caso, um chapisco de argamassa no traço 1:3 (cimento e areia) nas paredes verticais do solo deve ser feito, e atenção ao uso de vibradores para que não danifiquem as paredes chapiscadas. Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado - EdiçãoFUNDAÇÕES 49 Recomendável apiloar o fundo da escavação (base de apoio da fundação). Fazer uma camada de concreto magro de pelo menos 5 cm de espessura sobre o solo apiloado, ultrapassando pelo menos 5 cm de cada lado da sapata, com a finalidade de regularizar a superfície e evitar a perda excessiva de água de amassamento para o solo. Colocar calços sob a armadura para garantia do recobrimento. Retirar todo o resto de arames de amarração e sujeiras antes da concre- tagem. Umedecer todo o conjunto antes da concretagem. Em situações especiais prever poços de captação de água e colocação de bombas. 3.2.2 NÃO ARMADOS São elementos de fundação que absorvem os esforços de tração e normalmente não possuem armaduras. Podem ser feitos de concreto ou pedras. Pilar Blocos Figura 3.4 Para a execução dos blocos, deve-se proceder da seguinte forma: As escavações devem seguir as recomendações pertinentes ao serviço. Recomendável apiloar o fundo da escavação (base de apoio da fundação). As escavações devem ter largura compatível com as atividades de execução das formas. Eventualmente as escavações podem ser "contrabarranco" (ver Capítulo 4, item 4.3), desde que o solo assim permita. Neste caso, um chapisco nas paredes verticais do solo deve ser executado, e atenção ao uso de vibradores para que não danifiquem as paredes chapiscadas. Editora Érica Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado Edição50 TÉCNICAS E PRÁTICAS CONSTRUTIVAS PARA EDIFICAÇÃO Em situações especiais prever poços de captação de água e colocação de bombas. Uma alternativa usualmente recomendável é a utilização de pedras arrumadas com a aplicação de argamassas, para a construção de blocos. Evidentemente, o uso desse ou daquele material é em função dos esforços recebidos pelo bloco, o que é definido pelo projeto e pelo cálculo estrutural. 3.2.3 RADIER Nada mais é do que uma "laje sobre o solo" com a finalidade de receber todos os pilares de uma obra ou os carregamentos da edificação, em terrenos com pouca resistência de suporte para a execução de uma fundação direta do tipo "sapata". Muito utilizado em tanques, silos, terrenos de pouca consistência, depósitos etc. Essas "lajes" possuem armaduras duplas nas duas direções e os pilares são distribuídos de tal forma que todos os esforços de carregamento sejam uniformemente distribuídos no solo. Os cuidados de execução são os mesmos pertinentes a todo tipo de fundação. Ponto de Ponto de esgoto água Pontos de energia (conduites) RADIER Armação Figura Para a execução dos radiers, deve-se assim proceder: Importante compactar adequadamente o solo para receber o Radier. Cuidado com os aterros sem compactação. Prever passagem de tomadas de água, esgoto, gás e energia elétrica (conduítes). Esses pontos devem estar corretamente locados para evitar o reposicionamento e consequente demolição do concreto para inserção desses itens. Importante o nivelamento perfeito do terreno. Executar camada de pelo menos 5 cm de espessura de concreto magro. Prever espaçadores entre a camada inferior da armadura e a base de assenta- mento, para garantia do recobrimento. Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado EdiçãoFUNDAÇÕES 51 Prever espaçadores entre as armaduras superior e inferior para garantia do espaço entre as armaduras previstas em projeto, e minimizar o efeito mecânico do movimento de pessoas sobre elas. Figura 3.6 - Fonte: Manual de Construção, Editora Hemus Livraria Editora Ltda. Prever passarelas de tábuas sobre a armadura para a execução da con- cretagem. Evitar o máximo possível a interrupção da concretagem. Quando a interrupção for necessária e imprescindível, deve seguir rigorosamente as orientações do calculista. Quando do seu reinício, proceder a um rigoroso tratamento da "junta fria", que é a emenda de um concreto já endurecido com um concreto novo. 3.2.4 VIGAS DE FUNDAÇÃO São vigas com formato retangular (veja o exemplo), trapezoidal, quadrado, nas quais são assentados num mesmo alinhamento os pilares da estrutura. Recebem armaduras de acordo com a necessidade, podendo, no entanto, possuir apenas a armadura inferior. Normalmente as vigas são assentadas sobre estacas de concreto ou simplesmente apoiadas no solo de acordo com o carregamento e/ou tipo de solo. As recomendações são as mesmas para a execução de uma sapata. Viga baldrame Sapata corrida Figura 3.7 Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado - Edição52 TÉCNICAS E PRÁTICAS CONSTRUTIVAS PARA EDIFICAÇÃO 3.2.5 FUNDAÇÃO SIMPLES PARA OBRAS SIMPLES Para obras de pequeno porte, principalmente as residenciais com pouco carregamento (destacando as que não possuem laje em concreto) e muros de pequena altura, e para solos bem resistentes, é usual e bem aceita. A fundação direta é constituída de uma viga baldrame de pequena altura (varia de 20 a 30 cm), com uma armação simples dotada de estribos, sobre a qual é assentada uma alvenaria de embasamento até a altura de piso da obra, Figura 3.8a. Muitas vezes a viga de concreto é substituída por uma camada de tijolos assentados sobre uma camada de pouca espessura (10 cm) de concreto com duas barras de ferro, normalmente de 8 mm de diâmetro, Figura 3.8b. É sempre bom lembrar que a escolha desse tipo de fundação deve estar solidamente embasada no tipo de terreno e nas cargas recebidas. do piso interno da obra Alvenaria de embasamento Viga de Armadura - 2 ferros concreto (a) (b) Figura 3.8 3.3 FUNDAÇÕES PROFUNDAS Como o próprio nome sugere, essas fundações vão buscar apoio em solos a profundidades não suportadas pelas fundações diretas. São obras consideradas muitas vezes especiais, pois requerem meios de execução específicos e ensaios de solo muito rígidos. As mais usuais são: Estacas de concreto pré-moldadas a céu aberto Estacas - concreto, aço, madeira a comprimido Estacas Strauss Estacas Franki Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado EdiçãoFUNDAÇÕES 53 3.3.1 ESTACAS DE CONCRETO PRÉ-FABRICADAS OU PRÉ-MOLDADAS Nada mais são do que "pilares" de concreto pré-fabricados, cravados no solo por meio de percursão, em que são utilizados equipamentos chamados Mastro de "bate-estacas", que consistem no martelamento da estaca por intermédio de um peso, até o atingimento da nega. É um dos tipos de estaca mais utilizados. Normalmente possuem seção qua- Cabo do drada variando de 25 a 40 cm, podendo martelo chegar a 15 de profundidade. São armadas longitudinalmente utilizando Martelo estribos devidamente afastados ou por Braço que regula ou pilão a verticalidade espirais (estas chamadas de "cintadas"). do mastro Devido à grande solicitação de esforços durante a cravação, há maior concentração Motor de estribos nas pontas da estaca e, muitas vezes, possuem uma cinta metálica nos Estaca extremos que, além do reforço, serve de emenda de estacas por meio de solda elétrica. Figura 3.9 Para a cravação da estaca em terrenos duros, são utilizadas pontas metálicas com a finalidade de facilitar a penetração no solo e proteger a estaca e, em solos pouco consistentes, essa ponta metálica é dispensada. Durante a cravação da estaca, a cabeça é devidamente protegida contra o "esmigalhamento" ou rompimento; caso aconteça, é necessário refazê-la. 3.3.2 TUBULÕES A CÉU ABERTO Fundação profunda que consiste na simples escavação de um "poço", por meios mecânicos ou manuais, com diâmetros que podem variar a partir de 60 cm e profundidades que podem chegar a valores superiores a 10 m. Atingida a cota de projeto e/ou solo resistente, e ainda em função da necessidade de maior distribuição de cargas no solo, a escavação pode ou não ter a sua base alargada, Figura 3.10a. Uma técnica cada vez mais utilizada inclui perfuratrizes acopladas a veículos especiais que perfuram o solo na profundidade desejada, evitando a utilização de mão de obra para a abertura do fuste, Figura 3.10b. Editora Érica Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado Edição54 TÉCNICAS E PRÁTICAS CONSTRUTIVAS PARA EDIFICAÇÃO do terreno Fuste Base Corte AA' A. Planta (a) (b) Figura 3.10 - Fonte: em 21/05/2008. CUIDADOS NA EXECUÇÃO DE TUBULÕES Os trabalhos de escavação devem ser executados por no mínimo dois operários (poceiros). Nunca, mas nunca mesmo, o operário que está escavando pode ficar sozinho. Cuidados adicionais devem ser tomados quando os são escavados próximo a depósitos de lixo e de indústrias químicas. depósito da terra escavada deve ser colocado a pelo menos 1 m de afasta- mento da boca do tubulão. Não permitir em hipótese nenhuma o trânsito de veículos a pelo menos 3 m do tubulão. Nunca escavar simultâneos, estando estes muito próximos. Executa- -se um, inclusive com concretagem e cura, para depois executar o outro. o sistema de (sarilho) deve estar em perfeita ordem. Interromper a escavação imediatamente ao sinal de alguma suspeita de desmoronamento. Não executar escavações em dias de chuva, por menos intensa que seja. Conferir sempre o prumo (verticalidade) do fuste durante a escavação. Cuidado na colocação da armadura para não provocar desmoronamentos. Usar dispositivos especiais para concretagem (tubos - trompas, funil). Quanto à escavação, com relação ao solo, verificar o quadro a seguir: Solo Encamisamento Coesivo Não Não coesivo Sim Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado EdiçãoFUNDAÇÕES 55 Encamisamento refere-se a dispositivos que impedem o desmoronamento do solo durante a escavação. Eles podem ser recupe- rados ou não. Consiste na colocação de tubos de concreto ou de aço que descem na escavação à medida que os trabalhos avançam. Figura 3.11 Fonte: em 21/05/2008. Quando há presença de água e a necessidade de escavar po- de-se recorrer a uma técnica de escavação de tubulão a comprimido que consiste num sistema composto de campânula e injeção de ar na escavação para expulsar a água presente no solo, durante os trabalhos. Essa técnica é muito perigosa para a saúde do trabalhador por estar sujeita a variações de pressão (compressão e descompressão), por isso deve ser executada com muito rigor e segurança e somente por profis- sionais habilitados e treinados. Para maiores informações, consulte a norma regulamentadora n° 15 do Ministério do Trabalho. 3.3.3 DE MADEIRA De pouco uso, porém muito utilizadas em regiões onde há abundância de madeira de lei extraída conforme a legislação ambiental. Devem ser consideradas para obras de "pouca" solicitação. Essas estacas são cravadas de modo semelhante às estacas de concreto, porém devem ser observados certos aspectos: Os diâmetros mínimos da ponta e do topo são 15 cm e 25 cm respectivamente. comprimento pode atingir até 8 m. topo da estaca deve estar devidamente protegido durante a escavação. eixo da estaca deve estar totalmente inserido em todas as seções da estaca. A estaca de madeira deve estar sempre abaixo do nível da água permanente; considerar o contrário somente se a estaca estiver protegida por elementos de comprovada eficácia. Para solos resistentes a ponta da estaca deve receber ponteira de aço. Editora Érica Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado - Edição56 TÉCNICAS E PRÁTICAS CONSTRUTIVAS PARA EDIFICAÇÃO 3.3.4 METÁLICAS Também recebem o mesmo procedimento de cravação utilizado nas estacas de concreto com a vantagem de atingirem grandes profundidades pelo simples fato de as emendas poderem ser executadas de modo seguro. Cuidados Serem resistentes à corrosão. Precaver-se quanto a terrenos agressivos quimicamente, protegendo o perfil com pintura especial ou encamisamento de concreto. O raio mínimo de curvatura (quando houver) é de 400 m. As emendas podem ser soldadas ou aparafusadas. A soldagem deve ter um lixamento e remoção do óxido de ferro e receber pintura adequada. A solda deve ser compatível com o aço de fabricação do perfil metálico. São utilizados normalmente os perfis I ou trilhos. 3.3.5 ESTACA MOLDADA NO LOCAL DO TIPO BROCA Também conhecida popularmente como broca, é uma estaca moldada no local, considerada de baixo custo e uma das mais simples para execução. A distribuição das cargas recebidas é transmitida ao solo pelas pontas. Solo pouco consistente Solo firme e consistente Broca moldada in loco Trado para o Figura 3.12 - Fonte: em 21/05/2008. terreno é perfurado por uma broca (trado) ou escavadeira até atingir solo firme e consistente, podendo o diâmetro da escavação estar entre 15 e 25 cm e a profundidade atingir por volta dos 4 m. Normalmente se usam como armação longitudinal três a quatro ferros de 6,3 mm amarrados em estribos de 4,2 mm. Conforme o projeto Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado - EdiçãoFUNDAÇÕES 57 estrutural, a quantidade e os diâmetros das ferragens podem ser alterados. Colocada a armação, procede-se então à concretagem até a cota desejada. Cuidados na sua execução são necessários, principalmente quanto à perpen- dicularidade da estaca e ao desmoronamento Recomenda-se esse sistema somente em solos coesivos, compactos e firmes, sem a presença de areia. Se houver água, deve ser em pouca quantidade, não devendo ultrapassar 10% de profundidade em relação à profundidade total da estaca. Neste caso o concreto a ser utilizado deve conter pouca água, ou seja, usar concreto com fator água-cimento baixo. 3.3.6 ESTACA FRANKI A estaca Franki é colocada posicionando um tubo camisa no local e realizando um "embuchamento" com concreto quase seco na sua extremidade. Um pilão é introduzido no tubo e promove-se o socamento do concreto, efetuando a penetração dessa bucha e do Atingida a nega, promovern-se novos e enérgicos apiloamentos, formando assim um bulbo no subsolo. Intruduz-se então a armadura e é adicionado o concreto, que é apiloado, Tubo metálico e o tubo retirado gradativamente. As compressões do concreto provocam a sua expansão na ponta do tubo, "Bucha" de concreto adaptando-se ao terreno e adquirindo Pilão forma rugosa. Essa estaca pode atingir diâme- tros de 30 a 60 cm, podendo suportar cargas de até 100 t, dependendo, naturalmente, das condições do solo, diâmetro da estaca, armação e Figura 3.13 concreto utilizados. 3.4 PREPARO DA CABEÇA DE ESTACA Executadas as estacas, elas devem ser soldadas às vigas ou blocos. Para que essa soldagem seja feita de modo a garantir a integridade do conjunto, alguns cuidados devem ser observados: A estaca deve ser concretada, quando moldada in loco, pelo menos 15 cm acima da cota de acabamento. A estaca deve ser cravada, quando pré-moldada, com comprimento míni- mo de tal forma que tenha uma sobra de pelo menos 60 cm da cota de aca- bamento. Editora Érica Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado Edição58 TÉCNICAS E PRÁTICAS CONSTRUTIVAS PARA EDIFICAÇÃO As sobras devem ser arrasadas ou cortadas, menos a ferragem, de tal forma que a estaca fique embutida pelo menos 5 cm dentro do bloco de soldagem ou vigas. Esse procedimento de arrasamento vai garantir a retirada de parte da estaca que eventualmente esteja comprometida pelo processo de apiloamento. Parte da estaca Ferragem dobrada para a ser cortada dentro da estrutura Cota de corte da estaca do terreno Aterro Figura 3.14 Eventualmente, uma estaca cravada não possui comprimento acima do terreno suficiente para que possa ser arrasada normalmente e garantir a soldagem com blocos ou vigas. Neste caso deve-se promover um complemento ao seu comprimento: Escavar ao redor da cabeça da estaca em profundidade conveniente para os trabalhos. Arrasar ou cortar a cabeça da estaca de tal modo que haja garantia do comprimento mínimo da armação. Completar com forma e armação o comprimento necessário até a cota necessária. Completar com concreto de resistência igual ou superior à utilizada na fabricação da estaca. Cota de arrasamento (corte) da estaca Ferragem complementar Parte da estaca a ser cortada para que se faça a emenda, mínimo de 50 cm Forma de complemento Figura Editora Érica - Técnicas e Práticas Construtivas para Edificação - Julio Salgado Edição