As Fundações na Engenharia

Fundações

1. Introdução

As obras de engenharia, todas elas, incluindo aterros, barragens, edificações, pontes, estradas, torres, etc., constituem-se de duas partes: a superestrutura e a infraestrutura, esta denominada fundação.

No sentido comum o termo fundação é entendido como um elemento da estrutura encarregado de transferir  para o subsolo as cargas provenientes da superestrutura.

Em alguns tipos de obras como é o caso dos aterros e estradas, pode não haver uma separação nítida entre a superestrutura e a fundação; na maioria das obras existe esta diferença.

A ciência ou a parte do conhecimento que define os tipos, o posicionamento e as dimensões das fundações chama-se de Engenharia de Fundações.

Sob o domínio da Engenharia de Fundações estão tanto a avaliação da habilidade do subsolo suportar as cargas aplicadas como o projeto dos elementos estruturais utilizados.

A engenharia de fundações representa dentro do campo das construções, o setor de maior responsabilidade, pois o comportamento e o desempenho das fundações estão intimamente relacionados com o comportamento de toda a estrutura; assim uma ruína das fundações provoca o colapso da superestrutura, e o inverso nem sempre é verdadeiro.

As soluções dadas pela Engenharia de Fundações, sob o ponto de vista geotécnico, baseiam-se nos conceitos de Mecânica dos Solos, desde que não se firam estes conceitos, as formas e os processos de construção neste campos são inumeráveis.

2. Classificação das Fundações

As fundações podem ser agrupadas em duas categorias: Rasas e Profundas.

As fundações serão rasas quando D < B e profundas em caso contrario. D é a cota de apoio do elemento de fundação e B é a menor dimensão deste elemento.

Dentre os tipos mais comuns de fundação enumeram-se:

1. Fundações de edificios (casas, prédios, fábricas, etc)
2. Fundações de Torres (de rádio, televisão, energia, etc)
3. Fundações de Máquinas (martelos, fresadoras,  prensas, turbinas, etc)
4. Fundações para estruturas portuárias e estruturas maritimas
5. Fundações para estruturas de suporte (muros de arrimo, encontros de pontes, etc)

Para desempenhar adequadamente sua função um elemento de fundação deve respeitar certas condições específicas, visto que ele constitui o elo que deve propiciar uma integração harmoniosa entre a superestrutura e o subsolo:

1. o elemento de fundação deve ser projetado em posição adequada, de tal forma que nenhum fator externo possa prejudicar o seu desempenho.
2. A fundação como um todo deve estar segura quanto a uma possível ruptura (tanto do solo como do próprio elemento estrutural).
3. A fundação não pode sofrer deformações ou recalques superiores a certos limites toleráveis, para além dos quais começam a aparecer danos na estrutura.

O perfeito conhecimento de cada um destes items e das inter-relações que possam haver entre eles constitui o próprio conhecimento da engenharia de fundações.

2.1 Tipos de Fundações

2.1.1 Fundações Rasas

As fundações serão classificadas como rasas ou diretas, quando D/B < 2. Os principais tipos são:

1. Blocos de Fundação, que podem ser tronco cônicos, tronco piramidal, escalonado ou pedestal, estes elementos são de concreto sem armadura.

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b)Sapatas de Fundação, que podem ser circulares, quadradas, retangulares, isoladas, excêntricas ou corridas. Podendo ainda ser rígidas ou flexíveis.

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1. Radier, que são placas de concreto armado sobre as quais toda a edificação se apoia. Podem ser rígidos ou flexíveis.

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2.1.2 Fundações Profundas

São os elementos empregados para transmitir as cargas ao subsolo, que se apoiam em camadas profundas.

a) estacas: As estacas são peças esbeltas (L>> d) que tranferem as cargas das superestrutura às camadas profundas do terreno (uma parte por atrito lateral que se desenvolve ao longo do fuste, outra, pela resitência de ponta).

As estacas podem ser utilizadas isoladamente ou em grupo, e podem ser classificadas como estacas de atrito, de ponta de tração, de flexão, flutuantes e mistas.

b) Tubulões

Os tubulões são elementos profundos, empregados, geralmente, para suportar cargas elevadas. A resistência de ponta é a única parcela, de um modo geral, considerada; o atrito lateral é tido apenas para suportar o peso próprio do elemento estrutural.

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3. Exploração do Subsolo com vistas ao projeto de fundações de edifícios.

Como se sabe o conhecimento adequado do comportamento mecânico e hidráulico de uma camada de solo só é conseguido através de ensaios de laboratório e/ou campo.

O número e a espessura de camadas diferentes de um subsolo, a sua organização espacial, as presenças de nível de água, de falhas, etc., são definidas em geral, através de sondagens.

3.1 Investigações geológicas e geotécnicas

Dentre as investigações recomendadas pela norma brasileira temos

1. investigações locais

• sondagem com ou sem retirada de amostras indeformadas
• ensaios de penetração estática ou dinâmica
• ensaios in situ  de resistência e deformação
• ensaios in situ de permeabilidade ou de determinação de perda d'água
• medições de níveis de água e de pressões neutras
• realização de provas de carga

1. investigações em laboratório sobre amostras representativas das condições locais, compreendendo:

• caracterização (granulometria, limites de consistência)
• resistência (cisalhamento direto, triaxial, compressão simples)
• deformação (adensamento e compressão triaxial)
• permeabilidade (carga fixa ou variável e adensamento)

Se houver suspeita da agresividade da água subterrânea, a norma recomenda o seu estudo, mesmo assim a norma não estabelece regras quanto à natureza e à quantidade das investigações, simplesmente estabelece que em qualquer obra é obrigatória a realização de sondagens de simples reconhecimento.