fundações diretas

28
UNAMA – Universidade da Amazônia CCET – Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Arquitetura e Urbanismo FUNDAÇÕES DIRETAS André Galvão Pereira – 3NTB Edson Silva de Aquino Júnior – 3NTB Fernanda Fonseca da Silva – 3NTB Tábita de Andrade da Costa Silva – 3NTB Thalita Maria de Brito Maués – 3NTB

Upload: fernanda-fonseca

Post on 03-Feb-2016

301 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Breve explicação sobre fundações diretas. O que é, forma, execução.

TRANSCRIPT

Page 1: Fundações Diretas

UNAMA – Universidade da AmazôniaCCET – Centro de Ciências Exatas e Tecnologia

Arquitetura e Urbanismo

FUNDAÇÕES DIRETAS

André Galvão Pereira – 3NTBEdson Silva de Aquino Júnior – 3NTB

Fernanda Fonseca da Silva – 3NTBTábita de Andrade da Costa Silva – 3NTB

Thalita Maria de Brito Maués – 3NTB

Belém – Pará2015

Page 2: Fundações Diretas

SUMÁRIO

Fundações diretas e a utilização da sondagem à percussão....................................................... 3

Blocos........................................................................................................................................ 5

Tipo ............................................................................................................................... 6

Técnica Construtiva...................................................................................................... 6

Material ........................................................................................................................ 8

Baldrame................................................................................................................................... 8

Sapatas..................................................................................................................................... 11

Quanto à rigidez........................................................................................................... 11

Quanto à posição......................................................................................................... 12

Quanto à solicitação.................................................................................................... 14

Critérios de dimensionamento das sapatas................................................................. 15

Determinação da altura da sapata.............................................................................. 16

Radier....................................................................................................................................... 16

Execução do radier...................................................................................................... 16

Vantagens da fundação em radier............................................................................... 17

Desvantagens da fundação em radier.......................................................................... 17

Referências Bbliográficas........................................................................................................ 18

Page 3: Fundações Diretas

FUNDAÇÕES DIRETAS E A UTILIZAÇÃO DA SONDAGEM À PERCUSSÃO - SPT

(STANDARD PENETRATION TEST) PARA SUA DETERMINAÇÃO.

Segundo a NBR 6122/1996, as fundações diretas são os elementos de fundação que

transmitem a carga proveniente da edificação ao solo pelas pressões distribuídas sob sua base,

cuja a profundidade de assentamento deste elemento no terreno é inferior a duas vezes a

menor dimensão de sua base.

A figura 1 ilustra a pressão (P) - decorrente das cargas - sendo exercida de um nível

superior (edificação) ao elemento estrutural e, sua transmissão ao solo, ocorrendo de forma

distribuída ao logo da base, de dimensão (B). Como dito sobre a profundidade de

assentamento, supondo que B seja a menor dimensão da base do elemento estrutural logo a

profundidade (h) vai ser menor que duas vezes B, então h < 2B.

Figura 1: Fundação Direta

Antes de se definir o tipo de fundação a ser utilizada, faz-se necessário um

conhecimento prévio (além daqueles acerca do esforços provenientes da edificação) sobre o

terreno no qual a edificação será inserida. O procedimento mais utilizado é a Sondagem à

percussão, conhecida como Sondagem SPT (Standard Penetration Test) cujas diretrizes estão

determinadas pela NBR 6484.

Sumariamente, a sondagem SPT trata-se de um procedimento de análise do solo

através de perfuração vertical (com diâmetro de 63,5mm) por um trado ou, quando atinge o

nível de água, um trépano (através de processo de lavagem com a utilização de água sob

pressão para limpar os detritos). Estes estão ligados à uma haste de perfuração, formando a 3

Page 4: Fundações Diretas

coluna de perfuração e, sobre ela, um martelo de ferro com 65kg. A perfuração acontece com

a queda do martelo sobre a coluna de perfuração à uma altura de 30cm.

Figura 2: Organização geral dos equipamento para ensaio da sondagem SPT

a) Perfuração com trépano. b) Cravação do amostrador

A cada metro é feito o ensaio de cravação de um amostrador no fundo do furo -

através da queda livre do martelo (65kg) a 75cm de altura - que determinará o índice de

resistência à penetração do solo. Este índice corresponde ao número de golpes necessários à

penetração dos últimos 30cm do amostrador (contando-se o número de golpes para cada

15cm). O amostrador é bipartido sendo a coleta de amostra feita no seu interior.

Figura 3: Amostrador padrão desmontado

4

Page 5: Fundações Diretas

Figura 4: Ilustração da cravação do amostrador

É a sondagem SPT que determina o índice de resistência à penetração do solo e,

fornecerá uma avaliação qualitativa e mecânica deste, pois, possibilitará que seu perfil

geológico seja traçado, isto é, se terá conhecimento acerca da espessura, identidade e

classificação das camadas de solo existentes no local (granulometria, cor, origem), as

condições de compacidade ou consistência e o nível do lençol freático.

Estas informações serão necessárias para conhecimento do comportamento e

capacidade esperada do solo no recebimento das cargas provenientes da edificação, o que

servirá de base técnica para a definição do melhor tipo, dimensionamento e profundidade da

fundação.

BLOCOS

Os blocos são elementos estruturais possuem grande rigidez, dimensionados de forma

que as tenções de tração que nele são produzidas sejam resistidas pelo seu material. Os blocos

estão sempre ligados a um pilar, que aguentam compressão simples resulta das cargas de

tração dos pilares. Essas cargas de tração são absorvidas pelo material do bloco. Podendo ser

de alvenaria de tijolos comuns, concreto simples ou de pedra de mão (argamassa ou não).

Normalmente usa-se blocos quando a profundidade de camada resistente está entre 0,5 e 1.0

m de profundidade de acordo com BRITO,1987. Os blocos normalmente são usados em

construções de pequeno porte (construções de casas pequenas). Apresenta em sua maioria

forma de quadrado ou retângulo, podendo ser também escalonado se o terreno for inclinado.

5

Page 6: Fundações Diretas

Tipos

Existem três tipos de blocos alicerces: o de pedra de mão(argamassa ou não),concreto

simples(não armado) e alvenaria de tijolo comum, como mostra a figura 1.

O concreto simples é constituído de pedra britada, cimento, água e areia que são

resistentes a grandes esforços, mas pouca resistência para tração.

A alvenaria de tijolo comum, usa tijolo maciço de vedação, que geralmente possui 5

cm de altura, 10 cm de largura e 20 cm de comprimento, mas pode apresentar diferentes

dimensões. O tijolo é vulnerável à umidade, pelo fato de sua matéria prima ser argila

misturada com um pouco de terra arenosa.

A pedra de mão possui tamanhos diferentes que deve variar de 10 cm a 40 cm de

comprimento, com um peso médio de 10kg por unidade, geralmente usadas para blocos

maiores, pelo seu tamanho.

Figura 5: Tipos de Blocos e Alicerces

Técnica Construtiva

A primeira etapa é a abertura da vala. A mesma deve ter no minimo 40 cm de

profundidade e a largura tem que ser maior que a estrutura, que também depende do tipo de

material a ser utilizado. Em terrenos inclinados a estrutura tem que ser feita em degraus.

Na segunda etapa, ocorre a compactação da camada do solo resistente, apoiando o fundo.

O fundo tem que ser compactado manualmente usando um soquete de 10 a 20 kg, para igualar

o fundo da vala.

Realizar um lastro de concreto magro (Figura 2), que varia de 5 a 10 cm de espessura.

O lastro de concreto vai no fundo da vala com espessura mínima de 5 cm, e com com

proporção de 1:3:6 ou 1:4:8 de cimento, areia grossa e pedra 2 e 3 respectivamente. Sua

função é diminuir a pressão do contato, por esse motivo que sua largura é maior.

6

Page 7: Fundações Diretas

Figura 6: Lastro de Concreto Magro

Na quarta etapa será feita a exercução do bloco, que ficam parte embutidas no terrenos

e sua espessura é maior que a espessura das paredes.Com respaldo acima do nível do terreno

para evitar que as paredes tenham contato com o solo. Assentar o piso de forma nivelada, com

argamassa de assentamento, cimento e areia com proporção de 1:4.

Construir a amarração nos respaldos, podendo ser de alvenaria ou de concreto armado.

Assentar com argamassa de cimento e areia(1:3) e tijolos em espelho, amarrando todo bloco e

alicerce para resistir a tração. Aplicação de hipermeabilizante com 10 cm de espessura (Figura

3) e reaterro da vala com camadas de 20 cm e bem compactadas.

Figura 7: Aplicação do hirpermeabilizante

Deve-se tormar cuidado com formigueiros e raizes de arvores durante a escavação,

verificar se há diferença da lagura dos alicerces para as paredes, e adicionar brocas em pontos

afastados como uma forma de reforçar a fundação.

7

Page 8: Fundações Diretas

Material

- Concreto (brita, água, cimento, areia)

- Argamassa (areia, hidrofugante, água, cal e cimento)

-Emulsão asfáltica

- Tijolo comum

- Pedra de mão

BALDRAME

Baldrame é um conjunto de vigas de concreto armado construído diretamente no solo

à pouca profundidade. É utilizado em terrenos firmes e possui capacidade para suportar

pequenas cargas, como casas térreas.

O baldrame é dimensionado para receber a quantidade de carga correta que será

transmitida pelo peso das lajes e paredes, e a distribuí igualmente para o solo. Além disso,

mantém as estruturas unidas através do travamento entre os blocos de fundação, distribuindo

os esforços laterais. Seu formato é retangular cujos moldes podem ser feitos no local da obra

ou já chegarem pré-moldados. Devem possuir, no mínimo, a espessura das paredes.

Figura 8: Formatos vigas baldrame

8

Page 9: Fundações Diretas

Figura 9: Fundação

Para fazer a concretagem é necessário preparar formas de madeiras, que ficam no

contorno da casa, e cujas tábuas devem ter 30 cm pois, o encaixe do baldrame possui 20cm de

profundidade e se necessitará de mais 10 cm para fazer o contra piso (cobertura da fundação).

Figura 10: Formas de madeira para fazer a concretagem

Figura 11: Concretagem

Depois que a formas forem niveladas as armaduras dos baldrames são preparadas. A

armadura é feita com 4 barras de 10 mm de diâmetro amarrados com barras de 5 mm a cada

20 cm. Para a armadura não enferrujar é preciso deixar uma tábua de concreto com pelo

menos 2 cm, então será feita uma armadura menor do que a forma, com 26 cm de

profundidade e 16 cm de largura. Para que a armadura não encoste no fundo e na lateral da

9

Page 10: Fundações Diretas

forma, é necessário a colocação de um suporte plástico para o concreto cobrir toda a

armadura.

Figura 12: Armaduras do terreno

Depois das armaduras e formas colocas nos lugares, o baldrame e contra piso podem

devidamente concretados, se os desníveis do terreno estiverem acertados... Não consegui

continuar porque não entendi.

Depois das armaduras e formas colocas nos lugares os baldrames e contra pisos são

concretados, mas para isso ser feito os desníveis do terreno tem que ser acertados, e encher as

valas que foram abertas e o terreno no centro da casa. Quando nível do piso fica baixo a terra

é trazida de fora para cobrir o vazio. Para saber o nível de terra é só multiplicar a área da casa

pela altura que falta preencher, pois cada caminhão transporta entre 4 e 5 m³.

Figura 13: Nivelamento do terreno e contra piso

SAPATAS

10

Page 11: Fundações Diretas

Sapata de fundação é o que fica sob a terra, com a intenção de suportar o peso e

manter a construção segura sem o perigo de inclinação. É definida pela NBR 6122:2010 como

"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." Sua execução varia de acordo com o tipo de solo, pode ter espessura

constante ou variável e sua base em planta é normalmente quadrada, retangular, trapezoidal

ou circular.

QUANTO À RIGIDEZ

A NBR 6118:2003 classifica as sapatas quanto à rigidez, e elas podem ser de dois tipos:

Figura 14: Dimensões típicas em sapatas

A) Sapatas flexíveis

São de uso mais raro, sendo mais utilizadas em fundações sujeitas a pequenas cargas. Outro

fator que determina a escolha por sapatas flexíveis é a resistência do solo. ANDRADE (1989)

sugere a utilização de sapatas flexíveis para solos com pressão admissível abaixo de

150kN/m2 (0,15MPa). As sapatas flexíveis apresentam o comportamento estrutural de uma

peça fletida, trabalhando à flexão nas duas direções ortogonais. Portanto, as sapatas são

dimensionadas ao momento fletor e à força cortante, da mesma forma vista para as lajes

maciças. A verificação da punção em sapatas flexíveis é necessária, pois são mais críticas a

esse fenômeno quando comparadas às sapatas rígidas.

B) Sapatas rígidas

São comumente adotadas como elementos de fundações em terrenos que possuem boa

resistência em camadas próximas da superfície. Para o dimensionamento das armaduras

longitudinais de flexão, utiliza-se o método geral de bielas e tirantes. Alternativamente, as

11

Page 12: Fundações Diretas

sapatas rígidas podem ser dimensionadas à flexão da mesma forma que as sapatas flexíveis,

obtendo-se razoável precisão. As tensões de cisalhamento devem ser verificadas, em

particular a ruptura por compressão diagonal do concreto na ligação laje (sapata) – pilar.

A verificação da punção é desnecessária, pois a sapata rígida situa-se inteiramente dentro do

cone hipotético de punção, não havendo possibilidade física de ocorrência de tal fenômeno.

QUANTO À POSIÇÃO

A) Sapatas isoladas

Transmitem ações de um único pilar centrado, ou com seção não alongada. É o tipo de sapata

mais frequentemente utilizado. Tais sapatas podem apresentar bases quadradas, retangulares

ou circulares, com a altura constante ou variando linearmente entre as faces do pilar à

extremidade da base.

Figura 15: Sapata isolada

B) Sapatas corridas

São empregadas para receber as ações verticais de paredes, muros, ou elementos alongados

que transmitem carregamento uniformemente distribuído em uma direção. O

dimensionamento deste tipo de sapata é idêntico ao de uma laje armada em uma direção. Por

receber ações distribuídas, não é necessária a verificação da punção em sapatas corridas.

12

Page 13: Fundações Diretas

Figura 16: Sapata corrida sob carregamento linear distribuído

C) Sapatas associadas ou combinadas

Sapata comum a dois ou mais pilares utilizada quando não é possível a utilização de sapatas

isoladas para cada pilar, por estarem muito próximas entre si, o que provocaria a superposição

de suas bases (em planta) ou dos bulbos de pressões.

Figura 17: Sapata associada retangular

D) Sapatas alavancadas com vigas de equilíbrio

No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer

com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar, cria-se uma

viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante

da excentricidade da posição do outro pilar.

13

Page 14: Fundações Diretas

Figura 18: Sapata com viga de equilíbrio

QUANTO À SOLICITAÇÃO

A) Sapatas sob carga centrada

Ocorre quando a carga vertical do pilar passa pelo centro de gravidade da sapata. Neste caso,

admite-se uma distribuição uniforme e constante das tensões do solo na base da sapata, igual à

razão entre a carga vertical e a área da sapata (em planta).

Figura 19: Sapata sob carga centrada

B) Sapatas sob carga excêntrica

Em muitas situações práticas, as cargas verticais dos pilares são aplicadas excentricamente em

relação ao centro de gravidade da sapata, gerando momentos nas fundações. Com a

obrigatoriedade da consideração das ações do vento, normalmente os pilares transmitem

momentos em uma ou nas duas direções principais, gerando na base da sapata solicitações de

flexão normal composta ou de flexão oblíqua composta.

Figura 20: Sapata sob carga excêntrica

O valor da tensão máxima do diagrama é obtido a partir das expressões clássicas da

Resistência dos Materiais para a flexão composta (ação excêntrica). A distribuição de tensões

14

Page 15: Fundações Diretas

depende do ponto de aplicação da força vertical em relação à uma região específica da seção,

denominada núcleo central. Para forças verticais localizadas em qualquer posição pertencente

ao núcleo central, as tensões na sapata serão somente de compressão.

CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS

Determinação das dimensões em planta

As dimensões em planta das sapatas são definidas basicamente em função da tensão

admissível do solo, embora também dependam de outros fatores, como a interferência com as

fundações mais próximas. Na grande maioria dos casos as sapatas estão submetidas a cargas

excêntricas, especialmente em virtude das ações do vento. Logo, as dimensões em planta

devem ser tais que as tensões de compressão máximas no solo - calculadas com as expressões

da flexão composta reta ou oblíqua - não superem a tensão admissível do mesmo.

Dados típicos para construção de sapatas isoladas de acordo com o tipo de terreno

Firme saibroso: 50 x 50 x 50 cm

Arenoso sem água: 70 x 70 x 70 cm

Argiloso de boa consistência: 110 x 110 x 110 cm

A) Sapatas Isoladas

Quanto à locação em planta, dois requisitos devem ser atendidos:

- O centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de gravidade do pilar central;

- Deve-se fazer uma estimativa da área da base, supondo a sapata submetida à carga centrada

(sem momentos).

B) Sapatas Associadas

Nas sapatas associadas, normalmente se faz coincidir o centro de gravidade da sapata com o

centro das cargas verticais dos pilares.

DETERMINAÇÃO DA ALTURA DA SAPATA

15

Page 16: Fundações Diretas

Essencialmente são três os condicionantes que definem a altura da sapata:

A) Rigidez da sapata: Na maioria dos casos, as sapatas são projetadas como rígidas, a

menos que uma baixa resistência do solo torne mais indicada uma sapata flexível.

B) Comprimento de ancoragem necessário às barras longitudinais do pilar: É necessário

que a sapata tenha altura suficiente para que as forças nas armaduras do pilar sejam

transferidas ao concreto da fundação (ancoragem), incluindo um cobrimento mínimo

para a proteção das armaduras.

C) Verificação do cisalhamento por força cortante. É usual e desejável evitar a colocação

de armadura transversal para força cortante em sapatas, assim como em lajes em geral.

Em muitas situações, no entanto, a altura adotada para a sapata baseada nos

condicionantes A e B não é suficiente para se dispensar essa armadura. Dessa forma,

em muitos casos, convém iniciar o dimensionamento estrutural com a verificação da

dispensa de armadura transversal para força cortante, antes do cálculo das armaduras

longitudinais para momento fletor.

RADIER

Radier é um tipo de fundação rasa que se assemelha a uma placa ou laje que abrange toda a

área da construção. Os radiers são lajes de concreto armado em contato direto com o terreno

que recebe as cargas oriundas dos pilares e paredes da superestrutura e descarregam sobre

uma grande área do solo. Geralmente, o radier é escolhido para fundação de obras de pequeno

porte. O radier apresenta vantagens como baixo custo e rapidez na execução, além de redução

de mão de obra comparada a outros tipos de fundação superficiais ou rasas.

O radier é executado em obras de fundação quando a área das sapatas ocuparem cerca de 70

% da área coberta pela construção ou quando se deseja reduzir ao máximo os recalques

diferenciais.

EXECUÇÃO DO RADIER

Para a execução do radier, é necessária uma limpeza prévia da superfície do terreno assim

como o nivelamento e compactação. Logo após, coloca-se um lastro de brita para proteger a

ferragem do radier. Em torno da fundação em radier coloca-se as formas de madeira, com

16

Page 17: Fundações Diretas

largura de 10 cm aproximadamente, na lateral fazendo o fechamento da área a ser concretada

de acordo com as dimensões previstas no projeto estrutural ou de fundações.

Qualquer tubulação hidrossanitária ou elétrica deve ser assentada no solo sob o radier com

saída através da laje, evitando que sejam feitos futuros cortes na laje já executada, evitando

assim o retrabalho e aumento do custo da fundação.

Figura 21: Preparação de fundação radier

VANTAGENS DA FUNDAÇÃO EM RADIER

A) Baixo custo em relação a sapatas corridas;

B) Tempo de execução reduzido;

C) Redução na mão de obra;

D) Indicado para terrenos argilosos.

DESVANTAGENS DA FUNDAÇÃO EM RADIER

Se for necessário aumentar a resistência do radier devido as cargas atuantes na laje, é preciso

aumentar o volume de concreto, o que acaba tornando esse tipo de fundação mais cara,

ocasionando maior dificuldade na execução. Ainda podem ocorrer várias fissuras já que se

trata de uma estrutura de concreto armado.

17

Page 18: Fundações Diretas

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Solo - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio, NBR 6484. Rio de Janeiro, 2001. 17p. Disponível em: <professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/16538/material/SPT-Metodo_de_Ensaio_NBR_6484.pdf> Acessado em: 23/10/2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto e execução de fundações, NBR 6122. Rio de Janeiro, 1996. 33p. Disponível em: <http://pt.slideshare.net/feboff/nbr-6122-1996-projeto-e-execuo-de-fundaes>. Acessado em: 23/10/2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto e execução de fundações, NBR 6122. Rio de Janeiro, 2010. 91p. Disponível em: <http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/16538/material/NBR%206122-2010.pdf>. Acessado em 24/10/2015.

GERSON M. S. ALVA. Projeto estrutural de sapatas. Disponível em: <http://coral.ufsm.br/decc/ECC1008/Downloads/Sapatas.pdf>. Acessado em: 23/10/2015.

Disponível em: <http://www.acaoengenharia.com.br/o-que-fazemos/sondagem-a-percussao/>. Acessado em 23/10/2015.

Disponível em: <http://www.forumdaconstrucao.com.br/conteudo.php?a=9&Cod

=126>. Acessado em 23/10/2015.

M. MARAGON. Geotecnia de Fundações. Disponível em: <http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/GF02-Investiga%C3%A7%C3%A3oGe

ot%C3%A9cnica-de-Campo-2011.pdf>. Acessado em: 24/10/2015.

Disponível em: <www.escolaengenharia.com.br/radier>. Acessado em: 22/10/2015.

Disponível em: <blog.construir.arq.br/fundacao_sapata>. Acessado em: 22/10/2015.

Disponível em: <www.portaleducacao.com.br/engenharia/artigos/43276/construcao-de-sapatas-corridas>. Acessado em: 22/10/2015.

Disponível em: <www.mapadaobra.com.br/profissional-de-obra/torne-se-um-especialista/sapata-fundacao-concreto-paredes-terreno>. Acessado em: 22/10/2015.

Disponível em: <construfacilrj.com.br/fundacoes-e-sapatas>. Acessado em: 22/10/2015.

CARLOS ALBERTO SIMÕES.Como fazer viga baldrame. Disponível em: <www.engenhariacivil.com/dicionario/baldrame>. Acessado em 25/10/2015.

18

Page 19: Fundações Diretas

Disponível em: <www.engenhariacivil.com/dicionario/baldrame>. Acessado em: 22/10/2015.

Portal Virtuhab (Universidade Federal de Santa Catarina), Blocos e Alicerces. Disponível em: <http://portalvirtuhab.paginas.ufsc.br/files/2013/11/Blocos-e-Alicerces.pdf>. Acesso em 28 de outubro de 2015.

Ebah (rede de compartilhamento acadêmico), Apostilas de Fundações. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAMeoAE/apostila-fundacoes>. Acesso em 28 de outubro de 2015.

Blog Construir, Tipos de fundação: bocós e alicerces. Disponível em: http://blog.construir.arq.br/tipos-fundacao-blocos-alicerces/>. Acesso em 27 de outubro de 2015.

19