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Fundações

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Categoria: Tecnologia

Enviado por: Luiza 17 dezembro 2011

Palavras: 3024 | Páginas: 13

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enos carregados. Geralmente, os pilares centrais são os mais carregados que os da periferia. Ao considerarmos a interação solo-estrutura no dimensionamento da fundação, os pilares que estão mais próximos do centro terão uma carga menor do que a calculada, havendo uma redistribuição das tensões.

Dessa forma, é possível estimar os efeitos da redistribuição dos esforços na estrutura do edifício, bem como a intensidade e a forma dos recalques diferenciais. Conseqüentemente, teremos um projeto otimizado, podendo-se obter uma economia que pode chegar a até 50% no custo de uma fundação. Torna-se clara a importância da união entre o projeto estrutural e o projeto de fundações em um único grande projeto, uma vez que os dois estão totalmente interligados e mudanças em um provocam reações imediatas no outro.

Manual de Estruturas

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Parâmetros

Dica

O cálculo deve ser feito criteriosamente pois, do contrário, o mecanismo de redistribuição de cargas pode causar danos à estrutura. Por exemplo, para o caso do maciço ser horizontalmente homogêneo, com a estrutura da fundação apoiada na mesma cota e dimensionada para o mesmo coeficiente de segurança, poderá ocorrer o esmagamento dos pilares periféricos. Em outros casos, a redistribuição de esforços poderá resultar na transferência de carga dos apoios da extremidade para os apoios do centro e, novamente, causar o esmagamento destes apoios.

Parâmetros para a escolha da fundação

São diversas as variáveis a serem consideradas para a escolha do tipo de fundação. Numa primeira etapa, é preciso analisar os critérios técnicos que condicionam a escolha por um tipo ou outro de fundação. Os principais item a serem considerados são: Topografia da área • dados sobre taludes e encostas no terreno, ou que possam atingir o terreno; • necessidade de efetuar cortes e aterros • dados sobre erosões, ocorrência de solos moles na superfície; • presença de obstáculos, como aterros com lixo ou matacões. Características do maciço de solo • variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas; • existência de camadas resistentes ou adensáveis; • compressibilidade e resistência do solos; • a posição do nível d’água. Dados da estrutura • a arquitetura, o tipo e o uso da estrutura, como por exemplo, se consiste em um edifício, torre ou ponte, se há subsolo e ainda as cargas atuantes. Realizado esse estudo, descartamos as fundações que oferecem limitações de emprego para a obra em que se está realizando a análise. Teremos, ainda assim, uma gama de soluções que poderão ser adotadas. Alguns projetistas de fundação elaboram projetos com diversas soluções, para que o construtor escolha o tipo mais adequado de acordo com o custo, disponibilidade financeira e o prazo desejado. Dessa forma, numa segunda etapa, consideram-se os seguintes fatores: Dados sobre as construções vizinhas • o tipo de estrutura e das fundações vizinhas; • existência de subsolo; • possíveis conseqüências de escavações e vibrações provocadas pela nova obra; • danos já existentes.

Nota

Exemplos de limitações de emprego de algum tipo de fundação: Estacas moldadas in loco em solo mole podem ter o fuste estrangulado, já estacas pré-moldadas de concreto podem quebrar quando cravadas em solo muito resistente ou em solos com matacões.

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Aspectos econômicos • além do custo direto para a execução do serviço, deve-se considerar o prazo de execução. Há situações em que uma solução mais custosa oferece um prazo de execução menor, tornando-se mais atrativa. Podemos perceber que, para realizar a escolha adequada do tipo de fundação, é importante que a pessoa responsável pela contratação tenha o conhecimento dos tipos de fundação disponíveis no mercado e de suas características. Somente com esse conhecimento é que será possível escolher a solução que atenda às características técnicas e ao mesmo tempo se adeque à realidade da obra.

Superficial

Fundação superficial

Também chamada de fundação rasa ou direta, transmite a carga do edifício ao terreno através das pressões distribuídas sob a base da fundação. As fundações superficiais estão assentadas a uma profundidade de até duas vezes a sua menor dimensão em planta. Os principais tipos de fundação superficial são: Bloco é o elemento de fundação de concreto simples, dimensionado de maneira que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto, sem necessidade de armadura. é um elemento de fundação de concreto armado, de altura menor que o bloco, utilizando armadura para resistir a esforços de tração. é um elemento que recebe pilares alinhados, geralmente de concreto armado; pode ter seção transversal tipo bloco, sem armadura transversal, sendo chamada de baldrame. elemento de fundação constituído por um conjunto de vigas que se cruzam nos pilares. elemento de fundação que recebe todos os pilares da obra.

Dicas

O levantamento de danos existentes pode ser realizado por meio de uma vistoria judicial prévia. Em regiões densamente ocupadas, é importante verificar também o nível de ruído admissível no local.

Sapata

Viga de fundação

Grelha

Radier

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Fundação profunda

São aquelas em que a carga é transmitida ao terreno através de sua base (resistência de ponta) e/ou superfície lateral (resistência de atrito). As fundações profundas estão assentadas a uma profundidade maior que duas vezes a sua menor dimensão em planta. Os principais tipos de fundação profunda são:

Profunda

Estaca

Dica

A cravação das estacas com martelo automático é mais eficiente do que a cravação manual, pois a força aplicada é constante, permitindo avaliar as características do solo através de monitoramento eletrônico.

elemento de fundação executado com auxílio de ferramentas ou equipamentos, execução esta que pode ser por cravação a percussão, prensagem, vibração ou por escavação. Os principais tipos de estaca são: Estacas pré-moldadas Caracterizam-se por serem cravadas no terreno, podendo-se utilizar os seguintes métodos: • percussão – é o método de cravação mais empregado, o qual utiliza-se pilões de queda livre ou automáticos. Um dos principais inconvenientes desse sistema é o barulho produzido. • 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 freqüência à estaca. Pode ser empregada tanto para cravação como para remoção de estacas, tendo o inconveniente de transmitir vibrações para os arredores. Podem ser fabricadas com diversos materiais, sendo as estacas de concreto e metálicas as mais usuais. 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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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. Um problema que ocorre com relativa freqüência em estacas cravadas por percussão através de espessas camadas de argila mole é o drapejamento, isto é, encurvamento das estacas, mesmo quando se tomam cuidados com o prumo durante a cravação. Tal fato, no entanto, é raramente detectado. O tratamento teórico deste fenômeno só vem sendo realizado muito recentemente, não havendo, ainda, meios de quantificá-lo na fase de projeto. Por esse motivo a eficiência das estacas e principalmente das emendas só pode ser comprovada após experiência acumulada em várias cravações e provas de cargas nestas formações de argilas moles. Estacas moldadas in loco com tubo de revestimento Estacas Tipo Franki Estaca de concreto armado moldada in loco que emprega um tubo de revestimento com ponta fechada, de modo que não há limitação de profundidade devido à presença de água do subsolo. Para a cravação da estaca, lança-se areia e brita no interior do tubo, materiais esses que são compactados através de golpes de um pilão. Realizada a cravação, executase o alargamento da base, a armação e, finalmente, a concretagem. A cravação de estacas tipo Franki pode provocar o levantamento das estacas já instaladas devido ao empolamento do solo circundante que se desloca lateral e verticalmente. A estaca danificada pode ter sua capacidade de carga prejudicada ou perdida devido a uma ruptura do fuste ou pela perda de contato da base com o solo de apoio. Quando a estaca Franki é moldada em espessas camadas submersas de turfa, argila orgânica e areias fofas, pode ocorrer estrangulamento do fuste devido à invasão de água e/ou lama dentro do tubo e o encurtamento da armação ocasionado por insuficiência de seção de aço. Elemento de fundação escavado mecanicamente, com o emprego de uma camisa metálica recuperável, que define o diâmetro das estacas. O equipamento utilizado é leve e de pequeno porte, facilitando a locomoção dentro da obra e possibilitando a montagem do equipamento em terrenos de pequenas dimensões. A perfuração é feita através da queda livre da piteira com a utilização de água. O furo geralmente é revestido. Atingida a profundidade de projeto, o furo é limpo e concretado. Durante a concretagem, o apiloamento do concreto e a retirada cuidadosa do revestimento devem ser observados, para que não haja interrupção do fuste.

Profunda

Dicas

No dimensionamento das estacas metálicas na forma de trilhos é interessante dimensionar de modo a evitar soldas. Por exemplo, ao invés de utilizar duas estacas de 80 t, utilizar quatro de 40 t. Nas estacas cravadas em terrenos que provoquem levantamento é deve ser feito o engastamento da armação na base. O estrangulamento do fuste pode ser evitado reforçando-se o solo mole com a cravação prévia do tubo seguido por sua retirada, preenchendo-se o furo com brita e areia. Quando o dano do fuste for provocado pelo encur tamento da armação, deve-se aumentar o diâmetro das barras ou o número de barras da armação.

Estacas Tipo Strauss

Dicionário

Piteira: sonda mecânica, constituída por um tubo de aproximadamente 2,5m com diâmetro menor que o da camisa metálica.

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Estacas moldadas in loco escavadas mecanicamente Hélice Contínua Estaca de concreto moldada in loco, executada através de um equipamento que possui um trado helicoidal contínuo, que retira o solo conforme se realiza a escavação, e injeta o concreto simultaneamente, utilizando a haste central desse mesmo trado. É um sistema que proporciona uma boa produtividade e, por esse motivo, é recomendável que haja uma central de concreto nas proximidades do local de trabalho. Além disso, as áreas de trabalho devem ser planas e de fácil movimentação. O sistema pode ser empregado na maioria dos tipos de solos, exceto em locais onde há a presença de matacões e rochas. Estacas muito curtas, ou que atravessam materiais extremamente moles também devem ter sua utilização analisada cuidadosamente. Estacas escavadas com perfuratriz, executadas com equipamento de rotação ou rotopercussão com circulação de água, lama bentonítica ou ar comprimido. É recomendado para obras com dificuldade de acesso para o equipamento de cravação, pois emprega equipamento com pequenas dimensões (altura de aproximadamente 2m). Pode atravessar terrenos de qualquer natureza, sendo indicado também quando o solo possui matacões e rocha, por exemplo. Pode ser executada de forma inclinada, resistindo a esforços horizontais. Estacas escavadas com uso de lama bentonítica, executadas com equipamentos de grande porte, como o “clam-shell”. Pode ser escavada abaixo do nível d´água, até a profundidade de projeto. Na execução, a escavação é preenchida pela lama simultaneamente à retirada do solo escavado.

Profunda

Dica

Para execução da estaca tipo Hélice Contínua, recomenda-se utilizar concreto com maior tempo de pega possível.

Dicionário

Lama bentonítica: fluído utilizado para estabilização de paredes das escavações, sendo uma mistura de água e bentonita. A bentonita é uma argila que, em presença de água, forma uma película impermeável (“cake”) sobre uma superfície porosa, como é o caso do solo. Não mistura com o concreto e, além disso, tem a capacidade de tornar-se líquida quando agitada e gelificada quando cessado o movimento, permitindo o reaproveitamento do material.

Estacas-Raiz

Estaca barrete

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elemento de forma cilíndrica, em que, pelo menos na sua fase final de execução, há a descida do operário por dentro deste. Pode ser feito a céu aberto ou sob ar comprimido (pneumático). Tubulão a céu aberto Escavada manualmente, não pode ser executado abaixo do nível d´água. Dispensa escoramento em terreno coesivo, mostrando-se uma alternativa econômica para altas cargas solicitadas, superior a 250 Tf. Utilizado em terrenos que apresentam dificuldade de empregar escavação mecânica ou cravação de estacas, como em áreas com alta densidade de matacões, lençóis d´água elevados ou cotas insuficiente entre o terreno e o apoio da fundação. Nesse tipo de fundação, pode-se utilizar uma camisa metálica, de concreto ou de concreto moldado in loco, sendo empregada uma pressão máxima de 3,4 atm, limitando, dessa forma, a profundidade do tubulão a 34 m abaixo do nível d´água.

Tubulão

Características

Tubulão a ar comprimido

Notas

O tubulão difere da estaca não por suas dimensões, mas pelo processo de execução. Custos elevados e riscos de acidentes no trabalho são fatores que limitam o processo de utilização dos tubulões a ar comprimido.

Características das fundações

Fundações superficiais

Tipos Bloco Quando utilizar Custo Características Executivas

Dicas

O tubulão com diâmetro inferior a 80 cm dificulta a execução, pois o operário não consegue uma boa movimentação. Os blocos e sapatas mais econômicos são aqueles que possuem comprimento e largura com dimensões próximas e apresentam momentos fletores parecidos em ambas as direções, simplificando a execução da armadura. O radier é indicado para áreas totais de fundação que ultrapassam metade da área da construção.

Utilizados quando o solo apresenta alta resistência, não havendo restrição ao emprego em cargas elevadas

Baixo

Simples execução

Sapata

Baixo, porém maior que o bloco para cargas reduzidas

Simples execução Pode assumir diversas formas geométricas, para facilitar o apoio de pilares com formatos excêntricos.

Radier

Quando as sapatas se aproximam umas das outras ou se sobrepõem Quando se deseja uniformizar os recalques

Custo alto

Prazo alto, devido a necessidade de deixar toda a área a ser executada desimpedida antes de iniciar o serviço.

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Fundações profundas

Produtividade Estacas pré-fabricadas Metálica Capacidade de carga Profundidade máxima Vibrações causadas

50 m diários, ocorrendo variações em função das características do solo, profundidade da fundação, condições do terreno e distância entre estacas

20 a 200 tf

Não possui limitação de profundidade. A estaca possui aproximadamente 12 m, podendo ser emendadas.

Apresenta problemas de barulho durante a cravação. Podem ser cravadas sem causar grandes vibrações

Características

Concreto

50 m diários, ocorrendo variações em função das características do solo, profundidade da fundação, condições do terreno e distância entre estacas

25 a 170 tf

Depende do tipo de estaca, variando de 8 a 12 m. Podem ser emendadas.

Apresenta problemas de barulho e vibrações durante a cravação

Estacas escavadas Strauss

30m diários

20 a 100 tf

20 a 25 m

Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos

Barretes

50 m por dia, para uma espessura de 40 cm. Além disso, a produtividade varia em função do tipo de solo e condições do terreno

500 a 1250 tf

Superior a 50 m

Franki

40 m diários

60 a 400 tf

Até 36 m

Provoca vibração e ruídos intensos durante a execução

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Produtividade

Capacidade de carga

Profundidade máxima

Vibrações causadas

Raiz Hélice contínua

30 m diários 150 a 400 m por dia, dependendo da profundidade da estaca, do diâmetro da hélice, do tipo e resistência do terreno e do torque do equipamento

10 a 180 tf 25 a 390 tf 20 a 24m, existindo alguns equipamentos que chegam a 30 m

Ausência de vibrações Não produz distúrbios, vibrações e descompressão do terreno

Características

Tubulão Tubulão a céu aberto

4,0 m3 de escavação manual para tubulões até 10 m de produndidade 80 m3 de escavação mecânica para tubulões até 15 m de profundidade

150 a 1000 tf

Limitada pelo Nível de Água

Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos

Tubulão a ar comprimido

Variável, pois depende muito do tipo de solo

800 a 1000 tf

34 m abaixo do nível d´água

Ausência de trepidações e vibrações em prédios vizinhos

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Análise de custo das fundações profundas

Considerando uma escala relativa de custos da utilização de fundações profundas, podemos, de um modo genérico, afirmar que: • a estaca pré-moldada é uma das soluções mais econômicas; • a estaca tipo hélice já foi considerada de custo elevado porém, devido a sua alta produtividade e ao aumento da demanda, houve uma progressiva redução de custos ao longo dos anos; • a estaca Franki é considerada mais custosa que as estacas anteriores (pré-moldada e hélice), porém de custo inferior a estaca raiz; • a estaca do tipo raiz apresenta alto custo; • O tubulão é uma solução viável quando utilizado acima do nível d’água e com pequenas profundidades, de 4 a 6 m.

Análise/Conclusão

Nota

Devemos salientar que o custo de um tipo de fundação envolve variáveis importantes, tais como, o prazo de execução e os parâmetros técnicos que determinam ou limitam a escolha da fundação. Dessa forma, afirmar que um tipo de fundação é mais econômico que outro depende de cada projeto.

Conclusão

O melhor tipo de fundação é aquela que suporta as cargas da estrutura com segurança e se adequa 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.

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