Sapatas Fundações

ESTRUTURAS DE SAPATAS

1 INTRODUÇÃO

De uma maneira geral, as obras de engenharia, de grande ou pequeno porte, exigem a execução de algum tipo de fundação. Apresentaremos neste trabalho, uma síntese com foco em estruturas de sapatas, através de definições gerais, classificação e tipos de sapatas, figuras que ilustram a confecção de sapatas, dentre outros aspectos relevantes à matéria. Os conceitos iniciais são de suma importância para melhor compreensão do contexto, além de possibilitar o arranjo entre teoria e prática.

1.1 Definições

Fundações são elementos estruturais encarregados de transmitir, ou seja, transferir e distribuir seguramente, as cargas da edificação à camada resistente do solo, de modo que não cause recalques diferenciais que prejudiquem o sistema estrutural e sem que provoque a ruptura do terreno de fundação ou do próprio elemento de ligação, satisfazendo os critérios de segurança. Esses elementos estruturais de fundação devem apresentar resistência adequada para suportar as tensões geradas pelos esforços solicitantes.

Existe dois tipos de fundações diretas: a superficial e a profunda. A fundação superficial é definida pela NBR 6122/2010 como: elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação, e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação. Este tipo de fundação também é chamada de direta ou rasa.

As sapatas são classificadas como fundações diretas superficiais. A fundação de sapata é uma base de concreto que procura suprir as necessidades descritas na definição de fundação. Definida pela NBR 6122/2010 como um elemento de fundação superficial, de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente disposta para esse fim.

A NBR 6118:2003 define punção como sendo o Estado Limite Último determinado por cisalhamento no entorno de forças concentradas. A punção, basicamente, é a tendência à perfuração de uma placa em função das altas tensões de cisalhamento, provocadas por forças concentradas.

2 FUNDAÇÕES

A qualidade e o comportamento de uma fundação dependem de uma boa escolha, que melhor concilie os aspectos técnicos e econômicos de cada obra. Qualquer insucesso nessa escolha pode representar, além de outros inconvenientes, custos elevadíssimos de recuperação ou até mesmo o colapso da estrutura ou do solo. A escolha de um tipo de fundação deve satisfazer os critérios de segurança, tanto contra a ruptura (da estrutura ou do solo), como contra recalques incompatíveis com o tipo de estrutura.

2.1 Fatores que Influenciam na Escolha do Tipo de Fundação

A seguir, analisamos os fatores que influenciam na escolha do tipo de fundação:

a) Relativos à superestrutura - devem ser analisados aspectos como: o tipo de material que compõe a superestruturas, por exemplo, concreto armado ou protendido, estrutura pré-fabricada, estrutura de madeira, metálica ou alvenaria estrutural; quanto a função da edificação, edifício residencial, comercial, galpão industrial, ponte, silos; e com relação as ações atuantes, como grandeza, natureza, posição e tipo.

b) Características e propriedades mecânicas do solo - as investigações geotécnicas são primordiais e muito importantes para a definição do tipo de fundação mais adequado. Delas obtêm-se dados do solo, tais como: tipo de solo, granulometria, cor, posição das camadas, resistência, compressibilidade, etc.

c) Posição e característica do nível d’água - dados sobre o lençol freático são importantes para o estudo de um possível rebaixamento. Consideráveis variações do nível d’água podem ocorrer por causa das chuvas. Um poço de reconhecimento muitas vezes é uma boa solução para observação dessas possíveis variações.

d) Aspectos técnicos dos tipos de fundações - muitas vezes surgem algumas limitações a certos tipos de fundações em função da capacidade de carga, equipamentos disponíveis, restrições técnicas, tais como: nível d’água, matacões, camadas muito resistentes, repercussão dos prováveis recalques, etc.

e) Edificações na vizinhança - estudo da necessidade de proteção dos edifícios vizinhos, de acordo com o conhecimento do tipo e estado de conservação dos mesmos; como também a análise da tolerância aos ruídos e vibrações é indispensável.

f) Custo - depois da análise técnica é feito um estudo comparativo entre as alternativas tecnicamente indicadas. De acordo com as dificuldades técnicas que possam elevar os custos, o projeto arquitetônico poderá ser modificado. Outro ponto relativo ao custo é o planejamento de início e execução, pois, algumas vezes, uma fundação mais cara, garante um retorno financeiro mais rápido.

g) Limitações dos tipos de fundações existentes no mercado - determinadas regiões optam pela utilização mais frequente de alguns poucos tipos que se firmaram como mais convenientes localmente; o mercado torna-se limitado, sendo, portanto, necessária uma análise da viabilidade da utilização de um tipo de fundação tecnicamente indicada, mas não existente na região.

Quando o terreno é formado por uma espessa camada superficial, suficientemente compacta ou consistente, adota-se previamente uma fundação do tipo sapata, que é o primeiro tipo de fundação a ser considerada. Existe certa incompatibilidade entre alguns tipos de solos e o emprego de sapatas isoladas, pela incapacidade desses solos de suportar as ações das estruturas.

ALONSO (1983) indica que, em princípio, o emprego de sapatas só é viável técnica e economicamente quando a área ocupada pela fundação abranger, no máximo, de 50% a 70% da área disponível. De uma maneira geral, esse tipo de fundação não deve ser usado nos seguintes casos:

• aterro não compactado;

• argila mole;

• areia fofa e muito fofa;

• solos colapsáveis;

• existência de água onde o rebaixamento do lençol freático não se justifica economicamente.

Segundo MELLO (1971), o encaminhamento racional para o estudo de uma fundação, após