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Conceitos, concepção e requisitos de projetos e obras de fundações,

tipos de fundações

Professora Dra. Patricia Barboza

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1 Conceitos fundamentais em um projeto de fundação

Fundação é o sistema utilizado para apoiar no solo ou na

rocha uma estrutura qualquer, de maneira a obter

segurança em relação a dois condicionantes fundamentais:

RUPTURA e RECALQUE.

Ruptura: representa a situação limite de resistência do

solo, na qual ocorre o deslocamento geral da fundação,

levando a estrutura (edificação) à ruína.

Recalque: representa a situação em que as deformações

impostas à edificação pelos deslocamentos das fundações,

passam a prejudicar seu funcionamento ou sua utilização.

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2 Concepção de obras de fundações

Para o desenvolvimento de um projeto de fundações são

necessários os seguintes elementos:

a) Topografia da área: levantamento planialtimétrico, dados

sobre taludes e encostas do terreno, informações sobre

processos erosivos;

b) Dados geológicos-geotécnicos: investigação do subsolo

(sondagens), geologia local, mapas geológicos,

experiências anteriores, etc.

c) Dados da estrutura que será construída: tipo e uso,

sistema estrutural, cargas atuantes nas fundações.

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d) Dados sobre construções vizinhas: tipos de estruturas e

fundações, desempenho das fundações, existência de

subsolo, possíveis conseqüências de atividades que

exijam escavações ou provoquem vibrações.

3 Esforços solicitantes nas fundações

a) Cargas permanentes: peso próprio, peso de

equipamentos, empuxo de terra, entre outras que atuam

no decorrer de toda a vida útil da obra; e

b) Cargas vivas: podem ser divididas em operacionais,

ambientais (ventos), acidentais (explosão, fogo).

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Para o dimensionamento de uma fundação, deve-se

considerar sempre a combinação dos esforços permanentes

e vivos, de modo a se ter elementos com capacidade de

carga suficiente para suportar a ação simultânea dos

esforços com a segurança prevista nas normas brasileiras.

Considerar também além da capacidade de carga, os

recalques resultantes da ação do carregamento e seus

possíveis efeitos no desempenho da estrutura.

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4 Requisitos de um projeto de fundações

Os principais requisitos que um projeto qualquer de

fundações deve atender são:

� Deformações aceitáveis sob as condições de trabalho;

� Segurança ao colapso do solo de fundação;

� Segurança ao colapso dos elementos estruturais;

� Segurança ao tombamento e deslizamento, quando atuam

forças horizontais; e

� Níveis de vibrações compatíveis, quando atuam cargas

dinâmicas.

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5 Classificação das fundações

As fundações podem ser classificadas como rasas ou

profundas.

Fundações rasas: são apoiadas logo abaixo da

infraestrutura e distribuem as tensões diretamente sobre

sua base.

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Fundações profundas: são apoiadas em camadas

profundas, mais resistentes, transmitindo os esforços ao

solo por tensões laterais e por tensão sobre sua base.

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Fundações profundas: são apoiadas em camadas

profundas, mais resistentes, transmitindo os esforços ao

solo por tensões laterais e por tensão sobre sua base.

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6 Tipos de fundações

Como tipos de fundações rasas, destacam-se:

Blocos: elementos de fundação de concreto simples,

dimensionados de maneira que as tensões de tração nele

produzidas, possam ser suportadas pelo próprio concreto,

sem necessidade de armadura.

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Sapata: elementos de fundação de concreto armado, de

altura menor que os blocos, utiliza armadura para resistir

aos esforços de tração. As sapatas de fundação podem ser

isoladas, corridas ou associadas.

Sapatas isoladas

� Dão apoio a apenas um

pilar sobre cada sapata;

� Podem ser quadradas,

retangulares, trapezoidais,

etc;

� São mais econômicas se

tiverem abas iguais

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Sapatas corridas

� São usadas para apoiode paredes contínuas, oude uma seqüência depilares;

� Muito usadas emedifícios populares,baixos, em alvenariaauto-portante;

� são econômicasapenas quando o solo deapoio se encontra apequena profundidade.

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Sapatas associadas

� São usadas nos casos em queas sapatas de 2 pilares próximosapresentam sobreposição emplanta;

� Suportam 2 ou mais pilares;

� Podem ter formas diversas;

� São mais onerosas do que asisoladas, pois a solidarizaçãodos pilares exige a construçãode uma viga de rigidez,densamente armada e degrande altura, implicando emvolume adicional de concretoarmado.

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Radier: elemento de fundação tipo laje que recebe a carga

de todos os pilares da obra.

� em lugar de ser uma solução econômica, é das mais onerosas;

� é pouco utilizada, só em casos excepcionais como por exemplo na

existência de solos moles, ou com matacões, ou lençol frático muito

elevado, etc.

� funciona de modo a reduzir as diferenças de recalques entre os

diversos pilares.

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Possíveis soluções de emprego de

fundações diretas

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Quando o solo que tem capacidade de suporte compatível com acarga da edificação está a mais de 3 metros de profundidade,é necessário recorrer as fundações profundas. Os 2 tiposprincipais de fundações profundas são: estacas e tubulões.

Estacas: são elementos alongados, cilindricos ou prismáticos,que são cravadas com equipamentos chamados bate-estacas, ousão confeccionadas no local (in loco).

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De acordo com a metodologia de execução as estacas

podem ser:

Pré-moldadas: quando são fabricadas em local diferente de

onde será utilizada. São fornecidas prontas ou em pares

para serem emendadas. Exemplos: estacas de madeira, de

aço, de concreto armado.

Moldadas in loco: quando a fabricação se dá no local de

utilização final da estaca. Existem diversos tipos que

diferem pelo método executivo empregado. Exemplos:

broca, strauss, raiz, barrete, estacão.

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Estacas pré-moldadas de concreto: executadas por

empresas especializadas, apresentam seções diversas e

dimensões variáveis. Necessitam de equipamento tipo bate-

estacas para sua cravação no terreno.

Estacas metálicas: em forma de perfis metálicos ou

seções tubadas, são muito empregadas em obras

portuárias. Também exigem equipamento tipo bate-estacas

para cravação.

Estacas de madeira: Atualmente, diante das dificuldades

de se obter madeira de boa qualidade e do aumento nas

cargas das estruturas, sua utilização tem sido muito

reduzida.

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Estacas Franki: é uma estaca em concreto armado, moldada nosolo, que usa um tubo de revestimento cravado dinamicamente,com ponta fechada por meio de bucha e recuperável após aconcretagem.

Caçamba de concretoOrelhas de arrancamento

Tubo de revestimento

Cabo de arrancamento

Bucha

Fuste

Base

armadura

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Estacas Strauss: Moldada in loco, sem o auxílio de lama deestabilização. O processo de execução consiste na retirada desolo com sonda e simultânea introdução de tubos metálicosrosqueáveis entre si. A concretagem é feita por apiloamento, coma retirada paralela da tubulação.

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Estacas hélice contínua: Moldada in loco, é executada por meiode um trado contínuo e injeção de concreto através da hastecentral do trado, simultâneamente a sua retirada do terreno.

Fases de execução

� Perfuração do terreno utilizando a héliceem espiral;

� Atingida a profundidade o concreto ébombeado através do tubo central da hélice,nesse momento a hélice é extraídacontinuamente sem girar ou girandolentamente no sentido da perfuração´, oconcretagem progride até a cota de topo daestaca;

� A armadura em forma de gaiola éintroduzida por gravidade ou com auxílio deum pilão de pequena carga.

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Estacas barrete e estacões: São estacas escavadas com

o auxílio de lama bentonítica e concretagem submersa. A

lama bentonítica tem como função garantir a estabilidade

das paredes da escavação, contribuindo para a qualidade

final do elemento em concreto. Os estacões têm seção

circular, com φ em geral superior a 60cm, escavados por

rotação ou perfuração. As estacas barretes possuem seção

retangular e são escavadas com “clamshell”.

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23Fases de execução da estaca barrete

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Estacas raiz: São estacas nas quais se aplicam injeções de arcomprimido imediatamente após a moldagem do fuste e no topodo mesmo, concomitantemente a remoção do revestimento. Aspressões de injeções são baixas, e tem como objetivo apenasgarantir a integridade do fuste. São geralmente armadas combarras de aço.

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Estacas tipo broca: São escavadas manualmente, em geral com

utilização de trado tipo concha, e sempre acima da posição do nível do

lenço freático (NA). A perfuração manual restringe sua utilização a

pequenas profundidades e a pequenos carregamentos.

Classificação dos principais tipos de estacas pelo método construtivo

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Estacas escavadas

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Estacas cravadas de concreto

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Estacas moldadas in loco, com pré-escavação

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Tubulões:

� Elementos com grande diâmetro de base que atravessa

solos fracos ou médios e se apoiam em solos fortes;

�Para ser classificado como tubulão é fundamental ter

base alargada;

� O mecanismo predominante de transferência de carga é

por tensão transferida ao solo pelo contato da base;

� A carga por atrito lateral é pequena, enquanto a carga na

base é grande.

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Tipos de Tubulões:

Tubulão a céu aberto:

� podem ser executados com ou sem revestimento

metálico ou de concreto;

�Em geral a escavação se situa em cotas acima do NA;

�Em solos argilosos não fissurados é possível avançar um

pouco abaixo do NA;

�Deve-se evitar o uso de tubulões sem revestimento em

aterros não compactados, ou em solos muito arenosos

(devido ao risco de desmoranamento);

�O uso de revestimento tem como objetivo conter solos

que possam desmoronar e também evitar entrada de água;

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�A base é sempre escavada sem revestimento e sem

qualquer escoramento (não há como escorar o alargamento

da base);

�A solução em tubulões a céu aberto, sem revestimento, é

das mais econômicas em fundação, seria a próxima opção

após as sapatas;

�O fuste pode ser armado (maiores esforços de

compressão ou flexão e cisalhamento);

�A base não deve ser armada (dificulta a penetração do

concreto);

�No preenchimento da base pode-se usar até 20% de

rachão espalhados manualmente.

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Tubulão a ar comprimido:

�Deve ser sempre revestido, com camisa de aço ou de

concreto armado;

�São usados quando o esgotamento da água por bombas

não for suficiente, ou quando a escavação a céu aberto não

for estável, ou sob lâmina d’água (rios e mares);

�A camisa de aço costuma descer com equipamento

mecânico, enquanto a de concreto vai sendo instalada pro

escavação manual;

�Atualmente é pouco utilizado, é uma solução de custo

elevado, e em geral existem soluções mais econômicas;

�Pode-se avançar até cerca de 30 metros abaixo do NA;

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�A jornada de trabalho dos operários é menor devido a

condição hiperbárica;

�A inspeção da base por engenheiro é demorada (tempos

de compressão e de descompressão);

�A camisa de aço ou de concreto é sempre parte da

estrutura;

�A concretagem é muito lenta;

�O nível de ruído é muito alto, devido aos compressores.