mestre de obras4_trabalhos em terras e fundações

Curso de Estética FacialMestre de obras

Trabalhos em terra e fundações

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Mestre de obras: Trabalhos em terra efundações

SUMÁRIO

I CONSIDERAÇÕES INICIAIS ........................................................................................ 5

TRABALHOS EM TERRA .............................................................................................. 5

1. LOCAÇÃO DA OBRA E PROCEDIMENTO DE EXECUÇÃO DE SERVIÇO ........................ 5

O início do processo de locação ...................................................................................................................6

Processo dos cavaletes .............................................................................................................................. 11

Processo da tábua corrida (gabarito/tabeira) ............................................................................................... 13

Traçado ..................................................................................................................................................... 16

Locação de estacas.................................................................................................................................... 18

Locação da forma de fundação “paredes” .................................................................................................. 20

Tolerância de erros das medidas de locação ............................................................................................... 22

2. ESCAVAÇÃO .......................................................................................................... 23

Sistemas de Proteção em Fundações Escavadas ........................................................................................ 33

Sistemas de Proteção em Desmonte de Rochas com o Uso de Explosivos ................................................... 35

Empolamento do material escavado ........................................................................................................... 35

3. ATERRO, REATERRO E COMPACTAÇÃO .................................................................. 40

Controle tecnológico da execução de aterros .............................................................................................. 42

4. DRENAGEM ........................................................................................................... 43

Alguns tipos de drenagem .......................................................................................................................... 44

Geotêxteis – terminologia ........................................................................................................................... 46

5. FUNDAÇÕES .......................................................................................................... 49

Parâmetros para a escolha da fundação ..................................................................................................... 49

Defi nições em geral ................................................................................................................................... 50

Fundações superfi ciais ............................................................................................................................... 61

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6. FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS ................................................................................... 61

Generalidades ............................................................................................................................................ 61

Pressão admissível .................................................................................................................................... 62

Dimensionamento ...................................................................................................................................... 65

Disposições construtivas ............................................................................................................................ 68

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 99

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Apresentação

A sociedade moderna, seja sob o prisma econômico, cultural ou social, só alcançará novos degraus competitivos, se investirem na intangibilidade dos seus ativos. Uma das formas é acelerar rumo à conquista de patamares aceitáveis, inovadores e desafi adores de conhecimento.

É sobre esse trilho que está direcionada a bússola estratégica de nossa empresa, a Data Corporation® Escola de Profi ssões. A nossa missão é “Contribuir na Formação de Profi ssionais Qualifi cados para o Mercado de Trabalho”, gostaria de ressaltar que para nós é motivo de imensa alegria, contribuir com a sua qualifi caçãoprofi ssional.

A Data Corporation® Escola de Profi ssões através do seu Departamento de Ensino, direciona suas ações ao suporte técnico e mercadológico com intuito de colaborar com o desenvolvimento de novos profi ssionais.

Qualifi cação da Mão de Obra na Construção Civil

A mão-de-obra e o fator mais importante em qualquer obra da construção civil, pois representa grande porcentagem do custo total, além de ser composta de pessoas que tem diversos tipos de necessidades a serem supridas.

Cursos de aprendizagem, relacionamento e autoestima, demonstrando como esses fatores podem infl uenciar na produtividade.

Diversos estudos sobre o assunto apontam diretamente para a necessidade da qualifi cação da mão-de-obra devido ao grande índice de desperdícios de material, atraso no cronograma da obra e serviços de má qualidade. Para que isso não ocorra, são varias as formas que uma empresa tem de investir em seus funcionários. Uma delas e oferecendo-lhes cursos de capacitação e qualifi cação.

O presente material dispõe de informações imprescindíveis aos participantes dos cursos Data Corporation elaborado através dos profi ssionais especializados.

Adoniram Mendes

Diretor de Operações

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I CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Antes de iniciarmos esse módulo, é importante termos em mente que uma obra passa por diferentes etapas construtivas e que as construções têm características próprias que requerem, em maior ou menor grau, diferentes especializações que vão infl uenciar no tempo de execução, qualidade, segurança e acabamento, refl etindo assim no processo de entrega e uso fi nal da edifi cação.

Um aspecto importante que não deverá também ser esquecido é a aplicação de novas tecnologias no processo construtivo e o conhecimento da classifi cação das obras mais signifi cativas quanto ao seu uso, que são:1. Obras residenciais2. Obras industriais3. Obras comerciais4. Obras rurais5. Obras rodoviárias6. Obras ferroviárias7. Obras portuárias8. Obras aeroportuárias9. Obras especiais10. Obras temporárias11. Obras de arte12. Obras mistas13. Obras subterrâneas14. Obras aquáticas15. Monumentos

TRABALHOS EM TERRA

1. LOCAÇÃO DA OBRA E PROCEDIMENTO DE EXECUÇÃO DE SERVIÇO

Considerando-se que o movimento de terra necessário para implantação do edifício tenha sido realizado e que o projeto do edifício forneça elementos sufi cientes, pode-se dar início à construção.O primeiro passo é passar o edifício que “está no papel” para o terreno. A esta atividade dá-se o nome de locação do edifício.

Existem diferentes métodos de locação, que usualmente variam em função do tipo de edifício. Fica claro que deva ser diferente locar um “shopping center” horizontal de 300 m x 150 m, um edifício de múltiplos pavimentos de 20 m x 25 m ou uma habitação térrea de 10 m x15 m.As características do processo de locação em si e seus diferentes métodos serão abordados na sequência.Locar uma obra é uma das etapas mais importantes da construção. É a implantação de um projeto no terreno, de modo a determinar todos os referenciais necessários à construção da obra, isto é, transferir para o terreno, o que foi projetado em uma determinada escala no papel, todos os elementos indicados no desenho como: posição das estacas ou tubulões; posições das valas para os baldrames; posições dos eixos das paredes; dos pilares; etc.

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As ferramentas mais importantes para a locação de pequenas construções são: trena, escala, mangueira de nível, esquadro, prumo de centro, linha de pedreiro, martelo, marreta, facão, barbante, piquetes ou pequenas estacas de madeira, ripões, pregos, etc.

O INÍCIO DO PROCESSO DE LOCAÇÃO

• O que é necessário para locação da obra?

a) Defi nição de um referencial

Referenciais são pontos deixados por estudos topográfi cos de prefeituras ou outros próximos às obras à serem construídas ou ainda um ponto deixado pelo topógrafo quando da realização do controle do movimento de terra do terreno onde será construído o edifício, um alinhamento de rua, limites do terreno, postes de iluminação, muro do vizinho, uma lateral do terreno etc. (Figura 1.1.1).

Figura 1.1.1 - Pontos de referencias

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Para ilustrar estes referenciais, suponha a necessidade de implantação de uma casa térrea de 10 m x 15 m, em um terreno de 20 m x 40 m. Neste caso, no projeto de implantação, deverá existir um referencial fi xo a partir do qual seja possível defi nir o perímetro da casa e os seus recuos com relação aos limites do terreno. Este referencial poderá ser o próprio alinhamento do terreno, caso ele esteja corretamente defi nido, ou mesmo o alinhamento do passeio, como exemplifi ca a Figura 1.1.2.

Figura 1.1.2 - Ilustração do projeto de implantação de uma unidade habitacional

b) Projeto de localização ou implantação do edifício.No projeto de localização ou implatação, o edifício sempre estará referenciado a partir de um ponto conhecido e previamente defi nido. A partir deste ponto, passa-se a posicionar (locar) no solo a projeção do edifício desenhado no papel (Figura 1.1.3).Em obras mais simples, quando não existe o projeto estrutural, o projeto de implantação é o próprio projeto arquitetônico. Em obras maiores, o projeto de implantação é o projeto de locação, executado pelo engenheiro calculista de estruturas. Não esquecer, nessa fase, do projeto de implantação do canteiro de obras, para que não ocorram erros de locação do prédio propriamente dito, isto é, por exemplo, não locar o prédio no local onde seria o refeitório.

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Figura 1.1.3 - Projeto de locação ou implantação

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c) Projeto de fundações

O sistema ou projeto de fundações é formado pelos elementos estruturais do edifício que fi cam abaixo do solo (podendo ser constituído por bloco, estaca ou tubulão, por exemplo) e o maciço de solo envolvente sob a base e ao longo do fuste (Figura 1.1.4).

Figura 1.1.4 - Projeto de fundação

d) Projeto de arquitetura

O projeto de arquitetura é o processo pelo qual uma obra de arquitetura é concebida e também a sua representação fi nal. É considerada a parte escrita de um projeto. O projeto arquitetônico é essencial para que a obra saia como planejada. É constituído de: plantas baixas, plantas de cobertura, cortes, elevações e layout (Figura 1.1.5).

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Figura 1.1.5 - Projeto de arquitetura

• Por onde começar a locação da obra?

a) Nos casos em que o movimento de terra tenha sido feito, deve-se iniciar a locação pelos elementos das fundações, tais como as estacas, os tubulões, as sapatas isoladas ou corridas, entre outros. Caso contrário, a locação deverá ser iniciada pelo próprio movimento de terra.Uma vez locadas e executadas as fundações, pode ser necessária a locação das estruturas intermediárias, tais como blocos e baldrames.Os elementos são comumente demarcados pelos eixos principais, defi nindo- se posteriormente as faces, nos casos em que seja necessário, como ocorre, por exemplo, com as sapatas corridas, baldrames e alvenarias.Os cuidados com a locação dos elementos de fundação de maneira precisa e correta são fundamentais para a qualidade fi nal do edifício, pois a execução de todo o restante da obra estará dependendo deste posicionamento, já que ele é a referência para a execução da estrutura, que passa a ser referência para as alvenarias e estas, por sua vez, são referências para os revestimentos. Portanto, o tempo empreendido para a correta locação dos eixos iniciais do edifício favorece uma economia geral de tempo e custo da obra.

• Como defi nir cada ponto da locação?

A demarcação dos pontos que irão defi nir o edifício no terreno é feita a partir do referencial previamente defi nido, considerando-se três coordenadas para cada ponto de locação, 2 pontos planimétricos (X, Y) e 1 ponto altimétrico (Z), as quais possibilitam defi nir o centro ou eixo central do elemento que se vai demarcar (fundação, parede, etc.).A medição das distâncias, em pequenas obras, é feita com uma trena, que pode ser de aço (comum ou tipo

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invar) ou de plástico armada com fi bra de vidro. Existem também as trenas de pano que, no entanto, devem ser evitadas, pois se deformam sensivelmente, causando diferenças signifi cativas nas medidas.A coordenada altimétrica é dada pela transferência de nível de um ponto origem (referência) para o outro que se deseja demarcar. Esta operação pode ser realizada com auxílio de um aparelho de nível, com um nível de mangueira associado ao fi o de prumo, régua de referência (guia de madeira ou metálica) e trena.Pode-se utilizar um teodolito para defi nir precisamente dois alinhamentos mestres, ortogonais entre si, sendo as demais medidas feitas com a trena.

• Como materializar os pontos e eixos a serem locados?

Cada ponto será materializado com:a) A demarcação poderá ser realizada totalmente com o auxílio de aparelhos topográfi cos (teodolito e nível) (Figura 1.1.6), com o auxílio de nível de mangueira, régua, fi o de prumo e trena, ou ainda, um misto entre os dois, como citado anteriormente. A defi nição por uma ou outra técnica dependerá do porte do edifício e das condições topográfi cas do terreno.O processo topográfi co é utilizado principalmente em obras de grande extensão ou em obras executadas com estrutura pré fabricada (de concreto ou aço), pois neste caso, qualquer erro pode comprometer seriamente o processo construtivo.Podemos efetuar a locação da obra, nos casos de obras de pequeno porte, com métodos simples, sem o auxílio de aparelhos, que nos garantam certa precisão.Em quaisquer dos casos, porém, a materialização da demarcação exigirá um elemento auxiliar que poderá ser constituído por simples piquetes (Figura 1.1.6), por cavaletes ou pela tabeira (que também pode ser denominada tapume, tábua corrida ou gabarito).

Figura 1.1.6 – Teodolito e piquete de madeira forte

No entanto, os métodos descritos abaixo (manuais), em caso de obras de grande área, poderão acumular erros, sendo conveniente, portanto, o auxílio da topografi a.Os métodos mais utilizados são:• Processo dos cavaletes• Processo da tábua corrida (gabarito/tabeira)

PROCESSO DOS CAVALETES

Os alinhamentos são fi xados por pregos cravados em cavaletes. Estes são constituídos de duas estacas cravadas no solo e uma travessa pregada sobre elas (Figura 1.2.1) e (fi gura 1.2.3). Devemos sempre que possível, evitar esse processo, pois não nos oferece grande segurança devido ao seu fácil deslocamento com batidas de carrinhos de mão, tropeços, etc.

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Figura 1.2.1 – Cavalete

Após distribuídos os cavaletes, previamente alinhados conforme o projeto, linhas são esticadas para determinar o alinhamento do alicerce e em seguida inicia- se a abertura das valas (Figura 1.2.2).

Figura 1.2.2 - Processo dos cavaletes

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Figura 1.2.3 - Cavaletes

PROCESSO DA TÁBUA CORRIDA (GABARITO/TABEIRA)

Este método se executa cravando-se no solo cerca de 50 cm, pontaletes de madeira forte de (3” x3” ou 3” x 4”) a uma distância entre si de 1,50 m a 1,80 m e a 1,20 m das paredes da futura construção (Figuras 1.3.3 e 1.3.4), que posteriormente poderão ser utilizadas para andaimes.Nos pontaletes serão pregadas tábuas (geralmente de 15 cm ou 20 cm de largura por 1” de espessura) em volta de toda a construção em nível, que servirão de suporte para as linhas ou arames que serão amarrados em pregos fi ncados nas tábuas com distâncias entre si iguais às interdistâncias entre os eixos da construção, todos identifi cados, com letras e algarismos respectivos, pintados na face vertical interna das tábuas determinando os alinhamentos (Figura 1.3.1). Em cada linha ou arame, que poderão ser de arame recozido nº 18 ou fi o de náilon, estará materializado um eixo da construção, que defi nirão os elementos demarcados. A altura do gabarito será superior ao nível do baldrame, variando de 0,4 m a 1,5 m acima do nível do solo. Uma boa medida é aproximadamente 1,00 m do piso (Figura 1.3.2).A tabeira pode ser utilizada mesmo em terrenos acidentados e com grande desnível. Nestes casos é construída em patamares (Figura 1.3.5).

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Figura 1.3.1 - Marcação sobre gabarito

Figura 1.3.2 - Processo da tábua corrida – gabarito

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Figura 1.3.5 - Ilustração da tabeira executada em diferentes níveis, acompanhando a topografi a do terreno

Como podemos observar o processo de “Tábua Corrida” é mais seguro e as marcações nele efetuadas permanecem por muito tempo, possibilitando a conferência durante o andamento das obras. Não obstante, no auxílio deste processo, podemos utilizar o processo dos cavaletes.

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TRAÇADO

Tendo defi nido o método para a marcação da obra, devemos transferir as medidas, retiradas das plantas para o terreno, e cabe a cada interessado, para pequenas obras, saber locá-las com métodos simplifi cados.

Traçado de ângulos retos e paralelas

É indispensável saber traçar perpendiculares sobre o terreno, pois é através delas que marcamos os alinhamentos das paredes externas, da construção, determinando assim o esquadro. Isto serve de referência para locar todas as demais paredes.Um método simples para isso consiste em formar um triângulo através das linhas dispostas perpendicularmente, cujos lados meçam 3 m, 4 m e 5 m (Triângulo de Pitágoras ou Triângulo Retângulo), fazendo coincidir o lado do ângulo reto com o alinhamento da base (Figura 1.4.1.1).

Figura 1.4.1.1 - Traçado de ângulos retos e paralelas sobre o gabarito

Outro método consiste na utilização de um esquadro metálico (geralmente 0,60 m x 0,80 m x1,00 m) para verifi car o ângulo reto (Figura 1.3.1.2).O esquadro deve fi car tangenciando as linhas sem as tocá-las, quando as linhas fi carem paralelas ao esquadro garantimos o ângulo reto.

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Figura 1.3.1.2 - Traçado de ângulos retos e paralelas sobre o gabarito, utilizando-se esquadro metálico

Traçado de curvas

A partir do cálculo do raio da curva, que pode ser feito previamente no escritório, achamos o centro e, com o auxílio de um arame ou linha, traçamos a curva no terreno como se fosse um compasso (Figura 1.4.2.1).

Figura 1.4.2.1 - Traçado de curva de pequeno raio

Este método nos fornece uma boa precisão, quando temos pequenos raios.

No caso de grandes curvas, podemos utilizar um método aproximado, chamado método das quatro partes, que consiste em aplicar, sucessivamente, sobre a corda obtida com a fl echa precedente, a quarta parte deste último valor (Figura 1.4.2.2). Encontram-se assim, por aproximações sucessivas, todos os pontos da curva circular (G.Baud, 1976).

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Figura 1.4.2.2 - Traçado de curva pelo método das quatro partes (G.Baud,1976)

Sendo:

r = raio da curva

t = tangente à curva (na intercessão da curva com a reta)

Portanto, com o auxílio do gabarito, inicialmente devemos locar as fundações profundas do tipo estacas, tubulões ou fundações que necessitam de equipamentos mecânicos para a sua execução, caso contrário podemos iniciar a locação das obras pelo projeto de forma da fundação (“paredes”).

LOCAÇÃO DE ESTACAS

Serão feitas inicialmente a locações de estacas, visto que qualquer marcação das “paredes”, irá ser desmarcada pelo deslocamento de equipamentos mecânicos. O posicionamento das estacas é feito conforme a planta de locação de estacas, fornecida pelo cálculo estrutural (Figura 1.5.1).

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Figura 1.5.1 - Projeto de locação de estacas

A locação das estacas é defi nida pelo cruzamento das linhas fi xadas por pregos no gabarito. Transfere-se esta interseção ao terreno, através de um prumo de centro (Figura 1.5.2).No ponto marcado pelo prumo, crava-se uma estaca de madeira forte (piquete), com dimensões 2,5 cm x 2,5 cm x 15,0 cm. A altura do piquete poderá variar acima de 15 cm, quando temos solos moles na área de locação, para que o mesmo atinja profundidade de cravação sufi ciente para não deslocar em função de transito de pessoas e máquinas.Utilizando o gabarito, podemos passar todos os pontos das estacas para o terreno, utilizando, como já descrito, a linha o prumo de centro e estacas de madeira:

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Figura 1.5.2 - Locação da estaca

Após a execução das estacas e com a saída dos equipamentos e limpeza do local podemos efetuar, com o auxílio do projeto estrutural de formas, a locação das “paredes”.

LOCAÇÃO DA FORMA DE FUNDAÇÃO “PAREDES”

Devemos locar a obra utilizando os eixos, para evitarmos o acúmulo de erros provenientes das variações de espessuras das paredes (Figura 1.6.1).Em obras de pequeno porte ainda é usual o pedreiro marcar a construção utilizando as espessuras das paredes. No projeto de arquitetura adotamos as paredes externas com 15 cm e as internas com 10 cm, na realidade as paredes externas giram em torno de 15 cm a 20 cm e as internas de 10 cm a 15 cm.

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Figura 1.6.1 - Projeto de forma locadas pelo eixo

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Para a medição das coordenadas com trena, deve-se tomar sempre a mesma origem, trabalhando-se com cotas acumuladas para evitar a propagação de possíveis erros.Defi nido o alinhamento do eixo dos elementos determina-se a face, na própria tabeira, colocando-se pregos nas laterais (Figura 1.6.2).

Figura 1.6.2 – Eixo e face de fundação e face de parede

TOLERÂNCIA DE ERROS DAS MEDIDAS DE LOCAÇÃO

Esquadros

a) Esquadro do gabarito: 2mm/10m

b) Esquadro dos eixos principais: 1mm/10m

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Tolerância na locação

a) Nivelamento do gabarito: 10mm em 30 m b) Precisão da trena: 3 mmc) Elementos de fundação: (varia com o tipo)

• Alicerce: 5 cm• Bloco de fundação: 5 cm• Pilar: 1,0 cm

2. ESCAVAÇÃO

Concluído o serviço de locação, parte-se para o serviço de escavação que visa à retirada de solo de um dado terreno a fi m de se atingir a profundidade ou uma cota necessária a execução de uma determinada construção, ou seja, tratam de aberturas ou cavas em solos para a implantação de blocos de fundações, barragens, adutoras, dutos em geral, canais, sapatas isoladas ou corridas, tubulões, estacas em geral escavadas, reservatórios enterrados e piscinas, túneis para metrô ou qualquer outra estrutura abaixo do nível natural do terreno.As escavações diferem, portanto, dos serviços de terraplenagem, uma vez que estes envolvem, além do desmonte ou da escavação em si, as etapas de transporte e aterro (assunto visto em módulos anteriores). No entanto, apresentam bastantes semelhanças, sobretudo por lidarem com o mesmo material, que é o solo, e por compartilharem o uso de determinados equipamentos.As cavas para fundação, subsolo, reservatório d’água e outra partes da obra previstas abaixo do nível do terreno, serão executadas de acordo com as indicações constantes do projeto das fundações e demais projetos.As escavações serão convenientemente isoladas, escorvadas e esgotadas, adotando-se as providências e cautelas aconselháveis para a segurança dos operários, garantia das propriedades vizinhas e integridade dos logradouros e redes de esgotos públicas.As escavações para a realização de vigas, blocos ou cintas circundantes (baldrames) serão executadas com o escoramento necessário de forma a permitir a execução a céu aberto de elementos estruturais, bem como as superviabilizações necessárias.Os taludes, por ventura sejam necessários, receberão capeamento superior a fi m de evitar erosões.Sugeri-se consulta à norma NBR-9061 - Segurança de escavação a céu aberto, para maiores esclarecimentos.As escavações podem ser executadas manual ou mecanicamente.As ferramentas mais utilizadas em escavações manuais são: picareta, chibanca, ferro de cova, draga, pá bico chato, pá pico arredondado e outras.As máquinas e equipamento mais utilizados em escavações não manuais são: escavadeira de colher, retro escavadeira, pá mecânica e outros.Nas escavações manuais deverão ser previstos:• Um sistema de corda e gancho com trava de segurança;• A corda e o gancho devem estar em boas condições;• O balde de descida e subida de material deve ser reforçado;• Os trabalhos de escavação em período noturno deverão ter iluminação adequada de modo a garantir um

mínimo de 150 lux na área de trabalho;

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• A colocação dos holofotes para a iluminação noturna deverá ser feita de modo a não ofuscar operadores de equipamentos ou motoristas;

• Quando houver possibilidade de infi ltração ou vazamento de gás, o local deve ser devidamente ventilado e monitorado;

• O monitoramento deve ser efetivado enquanto o trabalho estiver sendo realizado para, em caso de vazamento, ser acionado o sistema de alarme sonoro e visual.

• É proibido o acesso de pessoas não autorizadas às áreas de escavação.

Figura 2.1 - Escavações manuais

Nas escavações mecanizadas deverão ser previstos:• Planejamento para não ocorrer o risco de tombamento do equipamento, portanto, deverão ser verifi cados os

pontos de apoio das sapatas (retro escavadeiras);• Verifi cação das possibilidades de interferências com redes aéreas de: telefonia, hidráulicas, ar comprimido,

eletricidade, passarelas, correias transportadoras.• O operador da máquina deverá ser orientado para tais riscos acima e onde for necessário, deverá ter auxiliar

para orientar na execução dos serviços.• Sempre que for possível, a rede elétrica do local deverá ser desenraizada e aterrada.

Figura 2.2 - Escavações mecânicas

Todas as edifi cações vizinhas ou estruturas que possam ser afetadas pela escavação devem ser escoradas.Os materiais retirados da escavação devem ser depositados a uma distância superior a metade da profundidade, medida a partir da borda do talude.

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As escavações com profundidade superior a 1,25 m deve ser assessorada por engenharia civil, que deverá defi nir a necessidade de escoramento ou revestimento das paredes e locar escadas ou rampas para a saída rápida de trabalhadores em casos de emergência.Os taludes instáveis das escavações com profundidade superior a 1,25m (um metro e vinte e cinco centímetros) devem ter sua estabilidade garantida por meio de estruturas dimensionadas para este fi m.Deverão ser previstos meios de contenção do material retirado da vala para não ser carregado por eventual chuva.O mesmo deverá ocorrer para que a vala não seja inundada.O escoramento da vala deverá ser feito à medida que a mesma for aberta e para isso serão utilizados perfi s metálicos ou pranchões de madeira.Deverá haver procedimento ou projeto específi co para o escoramento de valas, analisado pela área de projetos e Segurança do Trabalho.

Figura 2.3 - Escoramentos em escavações

A RN 18 do Ministério do trabalho e Emprego diz:18.6 Escavações, Fundações e Desmonte de Rochas

18.6.1 A área de trabalho deve ser previamente limpa, devendo ser retirados ou escorados solidamente árvores, rochas, equipamentos, materiais e objetos de qualquer natureza, quando houver risco de comprometimento de sua estabilidade durante a execução de serviços.

18.6.2 Muros, edifi cações vizinhas e todas as estruturas que possam ser afetadas pela escavação devem ser escorados.

18.6.3 Os serviços de escavação, fundação e desmonte de rochas devem ter responsável técnico legalmente habilitado.

18.6.4 Quando existir cabo subterrâneo de energia elétrica nas proximidades das escavações, as mesmas só poderão ser iniciadas quando o cabo estiver desligado.

18.6.4.1 Na impossibilidade de desligar o cabo, devem ser tomadas medidas especiais junto à concessionária.

18.6.5 Os taludes instáveis das escavações com profundidade superior a 1,25m (um metro e vinte e cinco centímetros) devem ter sua estabilidade garantida por meio de estruturas dimensionadas para este fi m.

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18.6.6 Para elaboração do projeto e execução das escavações a céu aberto, serão observadas as condições exigidas na NBR 9061/85 - Segurança de Escavação a Céu Aberto da ABNT.

18.6.7 As escavações com mais de 1,25m (um metro e vinte e cinco centímetros) de profundidade devem dispor de escadas ou rampas, colocadas próximas aos postos de trabalho, a fi m de permitir, em caso de emergência, a saída rápida dos trabalhadores, independentemente do previsto no subitem 18.6.5.

18.6.8 Os materiais retirados da escavação devem ser depositados a uma distância superior à metade da profundidade, medida a partir da borda do talude.

18.6.9 Os taludes com altura superior a 1,75m (um metro e setenta e cinco centímetros) devem ter estabilidade garantida.

18.6.10 Quando houver possibilidade de infi ltração ou vazamento de gás, o local deve ser devidamente ventilado e monitorado.

18.6.10.1 O monitoramento deve ser efetivado enquanto o trabalho estiver sendo realizado para, em caso de vazamento, ser acionado o sistema de alarme sonoro e visual.

18.6.11 As escavações realizadas em vias públicas ou canteiros de obras devem ter sinalização de advertência, inclusive noturna, e barreira de isolamento em todo o seu perímetro.

18.6.12 Os acessos de trabalhadores, veículos e equipamentos às áreas de escavação devem ter sinalização de advertência permanente.

18.6.13 É proibido o acesso de pessoas não-autorizadas às áreas de escavação e cravação de estacas.

18.6.14 O operador de bate-estacas deve ser qualifi cado e ter sua equipe treinada.

18.6.15 Os cabos de sustentação do pilão devem ter comprimento para que haja, em qualquer posição de trabalho, um mínimo de 6 (seis) voltas sobre o tambor.

18.6.16 Na execução de escavações e fundações sob ar comprimido, deve ser obedecido o disposto no Anexo no 6 da NR 15 - Atividades e Operações Insalubres.

18.6.17 Na operação de desmonte de rocha a fogo, fogacho ou mista, deve haver um blaster, responsável pelo armazenamento, preparação das cargas, carregamento das minas, ordem de fogo, detonação e retirada das que não explodiram, destinação adequada das sobras de explosivos e pelos dispositivos elétricos necessários às detonações.

18.6.18 A área de fogo deve ser protegida contra projeção de partículas, quando expuser a risco trabalhadores e terceiros.

18.6.19 Nas detonações é obrigatória a existência de alarme sonoro.

18.6.20 Na execução de tubulões a céu aberto, aplicam-se as disposições constantes no item 18.20 – Locais confi nados.

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18.6.21 Na execução de tubulões a céu aberto, a exigência de escoramento (encamisamento) fi ca a critério do engenheiro especializado em fundações ou solo, considerados os requisitos de segurança.

18.6.22 O equipamento de descida e içamento de trabalhadores e materiais utilizado na execução de tubulões a céu aberto deve ser dotado de sistema de segurança com travamento.

18.6.23 A escavação de tubulões a céu aberto, alargamento ou abertura manual de base e execução de taludes, deve ser precedida de sondagem ou de estudo geotécnico local.

18.6.23.1 Em caso específi co de tubulões a céu aberto e abertura de base, o estudo geotécnico será obrigatório para profundidade superior a 3,00m (três metros).

A RTP 03 - Recomendação Técnica de Procedimentos “ESCAVAÇÕES, FUNDAÇÕES E DESMONTE DE ROCHAS” – FUNDACENTRO diz em seus itens transcritos abaixo:

1. ObjetivoEsta Recomendação Técnica de Procedimentos – RTP – dispõe de medidas técnicas de segurança relativas à proteção do trabalhador em atividades que envolvam Escavações, Fundações e Desmonte de Rochas, em atendimento ao item 18.6 da NR-18.

2. Princípio Básico de Segurança AdotadoQuando houver risco de desmoronamento, deslizamento, acidentes com explosivos e projeção de materiais, é necessária a adoção de medidas correspondentes, visando à segurança e a saúde dos trabalhadores.

3. Prioridade na Implantação das MedidasA proteção coletiva deve ter prioridade sobre as proteções individuais.A proteção coletiva deve prever a adoção de medidas que evitem a ocorrência de desmoronamento, deslizamento, projeção de materiais e acidentes com explosivos, máquinas e equipamentos.Antes de iniciar os serviços de escavação, fundação ou desmonte de rochas, certifi car-se da existência ou não de redes de água, esgoto, tubulação de gás, cabos elétricos e de telefone, devendo ser providenciada a sua proteção, desvio e interrupção, segundo cada caso. Em casos específi cos e em situações de risco, deve ser solicitada a orientação técnica das concessionárias quanto à interrupção ou à proteção das vias públicas.A área de trabalho deve ser previamente limpa e desobstruídas as áreas de circulação, retirando ou escorando solidamente árvores, rochas, equipamentos, materiais e objetos de qualquer natureza.Muros, edifi cações vizinhas e todas as estruturas que possam ser afetadas pela escavação devem ser escoradas, segundo as especifi cações técnicas de profi ssional legalmente habilitado.

3.1. Sistemas de Proteção em EscavaçõesRiscos ComunsRuptura ou desprendimento de solo e rochas devido a:• Operação de máquinas;• Sobrecargas nas bordas dos taludes;• Execução de talude inadequado;• Aumento da umidade do solo;• Falta de estabelecimento de fl uxo;• Vibrações na obra e adjacências;

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• Realização de escavações abaixo do lençol freático;• Realização de trabalhos de escavações sob condições meteorológicas adversas;• Interferência de cabos elétricos, cabos de telefone e de redes de água potável e de sistema de esgoto;• Obstrução de vias públicas;• Recalque e bombeamento de lençóis freáticos;• Falta de espaço sufi ciente para a operação e movimentação de máquinas.

Medidas preventivas

O projeto executivo de escavações deve levar em conta as condições geológicas e os parâmetros geotécnicos específi cos do local da obra, tais como coesão e ângulo de atrito. Variações paramétricas em função de alterações do nível da água e as condições geoclimáticas devem ser consideradas.O responsável técnico deverá encaminhar ao CREA e aos proprietários das edifi cações vizinhas cópias dos projetos executivos, incluindo as técnicas e o horário de escavações a serem adotados.Recomenda-se o monitoramento de todo o processo de escavação, objetivando observar zonas de instabilização global ou localizada, a formação de trincas, o surgimento de deformações em edifi cações e instalações vizinhas e vias públicas.Nos casos de risco de queda de árvores, linhas de transmissão, deslizamento de rochas e objetos de qualquer natureza, é necessário o escoramento, a amarração ou a retirada dos mesmos, devendo ser feita de maneira a não acarretar obstruções no fl uxo de ações emergenciais.

Figura 1 – Escavação com riscos de queda de árvores, deslizamento de rochas, etc.

As escavações com mais de 1,25 m (um metro e vinte e cinco centímetros) de profundidade devem dispor de escadas de acesso em locais estratégicos, que permitam a saída rápida e segura dos trabalhadores em caso de emergência.

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Figura 2 – Instalação de escadas em escavação de vala com mais de 1,25 m de altura

As cargas e sobrecargas ocasionais, bem como possíveis vibrações, devem ser levadas em consideração para a determinação das paredes do talude, a construção do escoramento e o cálculo dos seus elementos estruturais.O material retirado das escavações deve ser depositado a uma distância mínima que assegure a segurança dos taludes.Observação: As medidas acima não se aplicam em determinadas situações, as quais dependem da avaliação do responsável técnico.

Figura 4 – Medidas de afastamento mínimo comumente adotadas

Devem ser construídas passarelas de largura mínima de 0,80 m (oitenta centímetros), protegidas por guarda-corpos com altura mínima de 1,20 m (um metro e vinte centímetros), quando houver necessidade de circulação de pessoas sobre as escavações.

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Figura 5 – Passarela em escavação para circulação de pessoas

Devem ser construídas passarelas fi xas para o tráfego de veículos sobre as escavações, com capacidade de carga e largura mínima de 4 m (quatro metros), protegidas por meio de guarda corpo.

Figura 6 – Passarela para o tráfego de veículos sobre escavação

A estabilidade dos taludes deve ser garantida por meio das seguintes medidas de segurança:O responsável técnico deverá buscar a adoção de técnicas de estabilização que garantam a completa estabilidade dos taludes, tais como retaludamento, escoramento, atirantamento, grampeamento e impermeabilização. As Figuras 7, 8 e 9 apresentam exemplos de técnicas de estabilização.

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Figura 7 – Escavação taludada (escavação com paredes em taludes)

Figura 8 – Escavação protegida – com estruturas denominadas “cortinas”

Figura 9 – Escavação mista – com paredes em taludes e com paredes protegidas por cortinas

Devem ser evitados trabalhos nos pés de taludes sem uma avaliação prévia pelo responsável técnico, pelos riscos de instabilidade que possam apresentar. A existência de riscos constitui impedimento à execução dos trabalhos, até que estes sejam eliminados.Deve ser evitada a execução de trabalho manual ou a permanência de observadores dentro do raio de ação das máquinas em atividade de movimentação de terra.

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Quando for necessário rebaixar o lençol de água (freático), os serviços devem ser executados por pessoas ou empresas qualifi cadas.

Sinalização em rscavações

Nas escavações em vias públicas ou em canteiros, é obrigatória a utilização de sinalizações de advertência e barreiras de isolamento.Alguns tipos de sinalização usados:• Cones• Fitas• Cavaletes• Pedestal com iluminação• Placas de advertência• Bandeirolas• Grades de proteção• Tapumes• Sinalizadores luminosos

O tráfego próximo às escavações deve ser desviado e, na sua impossibilidade, a velocidade dos veículos deve ser reduzida.Devem ser construídas, no mínimo, duas vias de acesso, uma para pedestres e outra para máquinas, veículos e equipamentos pesados.No estreitamento de pistas em vias públicas, deve ser adotado o sistema de sinalização luminosa (utilizar como referencial para consulta o Código Brasileiro de Trânsito).

Figura 10 (A) – Tipos de sinalização

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Figura 10 (B) – Tipos de sinalização

Para as escavações subterrâneas devem ser observadas as disposições do item 18.20 da NR-18 – Locais Confi nados, e as da NR-22 – Trabalhos Subterrâneos.As escavações devem ser sinalizadas e isoladas de maneira a evitar quedas de pessoas e/ou equipamentos.

SISTEMAS DE PROTEÇÃO EM FUNDAÇÕES ESCAVADAS

Riscos comuns

São riscos comuns nas escavações de poços e nas fundações a céu aberto:• Queda de materiais;• Queda de pessoas;• Fechamento das paredes do poço;• Interferência com redes hidráulicas, elétricas, telefônicas e de abastecimento de gás;• Inundação;• Eletrocussão;• Asfi xia.

Medidas preventivas

A execução do serviço de escavação deverá ser feita por trabalhadores qualifi cados.Na execução de poços e tubulões a céu aberto, a exigência de escoramento/encamisamento fi ca a critério do responsável técnico pela execução do serviço, considerando os requisitos de segurança que garantam a inexistência de risco ao trabalhador.Tubulões, túneis, galerias ou escavações profundas de pequenas dimensões, cuja frente de trabalho não possibilite perfeito contato visual da atividade e em que exista trabalho individual, o trabalhador deve estar preso a um cabo-guia que permita, em caso de emergência, a solicitação ao profi ssional de superfície para o seu rápido socorro.

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Figura 11 – Atividade realizada na base de escavações profundas e de pequenas dimensões

A partir de 1 m (um metro) de profundidade, o acesso da saída do poço ou tubulão será efetuado por meio de sistemas que garantam a segurança do trabalhador, tais como:• sarilho com trava;• guincho mecânico.

Nas escavações manuais de poços e tubulões a céu aberto o diâmetro mínimo deverá ser de 0,60 m (sessenta centímetros).Caso se adote iluminação interior, devem ser adotados sistemas estanques à penetração de água e umidade, alimentados por energia elétrica não superior a 24 volts.Deve ser evitada a utilização de equipamentos acionados por combustão ou explosão no interior dos poços e tubulões.Deve ser garantida ao trabalhador no fundo do poço ou tubulão a comunicação com a equipe de superfície através de sistema sonoro.Deve ser garantida ao trabalhador a boa qualidade do ar no interior do poço ou tubulão.Nas fundações escavadas a ar comprimido, tanto a compressão como a descompressão deverão ser feitas de acordo com a NR-15 – Anexo 6, a fi m de evitar danos à saúde do trabalhador.Em poços e fundações escavadas a ar comprimido, a integridade dos equipamentos deve ser vistoriada diariamente e deve haver a manutenção do serviço médico de plantão para casos de socorro de urgência.A jornada de trabalho deve ser menor ou igual a 8 (oito) horas, em pressões de trabalho de 0 a 1,0 Kgf/cm²; a 6 horas, em pressões de trabalho de 1,1 a 2,5 Kgf/cm²; e a 4 horas, em pressão de trabalho de 2,6 a 3,4 Kgf/cm²;, devendo ser respeitadas as demais disposições da NR-l5, citadas em seu Anexo 6.A equipe de escavações deve ser constituída de trabalhadores qualifi cados e de um profi ssional treinado em atendimento de emergência, que deve permanecer em regime de prontidão no local de trabalho.Deve ser evitada a presença de pessoas estranhas junto aos equipamentos. Os buracos escavados próximo aos locais de cravação ou concretagem de estacas devem ser imediatamente protegidos e sinalizados, para evitar riscos de queda de trabalhadores.

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Figura 15 – Proteção e sinalização dos buracos

SISTEMAS DE PROTEÇÃO EM DESMONTE DE ROCHAS COM O USO DE EXPLOSIVOS

Nas atividades de desmonte de rochas é obrigatória a adoção de “Plano de fogo” elaborado por profi ssional habilitado.Na elaboração do “Plano de fogo” é obrigatória a exigência de um profi ssional habilitado (Blaster), responsável pelo armazenamento, preparação das cargas, carregamento das minas, ordem de fogo, detonação e retirada de explosivos não detonados e providências quanto ao destino adequado das sobras de explosivos.A quantidade de explosivos e acessórios necessários ao “Plano de fogo” deve ser restrita ao momento de detonação, evitando-se a estocagem próximo à frente de trabalho.O Blaster deve se ater às condições atmosféricas para realizar as detonações, sendo proibido realizá-las quando a atmosfera encontrar-se efetivamente carregada, evitando assim a detonação acidental provocada por descarga elétrica atmosférica.

Sinalização nas Atividades de Desmonte de Rochas

As áreas onde se utilizem explosivos deverão ser isoladas e sinalizadas, com sinais visuais e sonoros que não se confundam com os sistemas padronizados de emergência, tais como ambulância, polícia, bombeiro, etc.O tempo entre o carregamento e a detonação deve ser o mínimo possível.Em locais confi nados (túneis, tubulões, etc.) deve ser garantida a ventilação, para a manutenção de uma atmosfera salubre ao trabalhador.

EMPOLAMENTO DO MATERIAL ESCAVADO

Neste assunto sobre escavação é muito importante tratarmos de uma característica dos solos e rochas denominada empolamento, pois nos serviços de retirada do material escavado da obra, por não ser mais necessário, o desconhecimento dessa característica poderá levar a surpresas desagradáveis.

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Figura 2.1.1 – Esquema representativo do empolamento

Se considerarmos uma determinada massa de solo natural, de volume natural Vn, esta massa de solo apresentará um aumento de volume, ou empolamento, após o solo ser escavado, com um volume solto Vs

maior do que Vn. A mesma massa de solo apresentará, após compactada, um volume compactado Vc menor do que Vn. Em média, o volume solto é 25% maior do que o volume no terreno natural, e o volume compactado é 15% menor. A massa específi ca aparente seca natural (yn) será, portanto, maior do que a massa específi ca aparente seca solta (ys) e menor do que a massa específi ca aparente seca compactada (yc).No estudo do empolamento de solos trabalha-se com três relações.

• A primeira das relações, denominada empolamento (ep), traduz a relação entre o volume solto e o volume natural, sendo dado por:

A fórmula acima também é válida

• A segunda das relações, denominada porcentagem (ou taxa) de empolamento [p(%)], nos dá a taxa de aumento, em porcentagem, do volume solto em relação ao volume natural, sendo dada por:

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• A terceira delas, denominada fator de empolamento ( ), traduz a relação de redução da massa específi ca aparente seca ao se escavar o material, com valor sempre menor do que 1, ( ) sendo dado por:

Abaixo tabela com valores típicos de (p), p(%) e ep:

Abaixo tabela com Tabela - Relação de empolamento:

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Exercício 1 para fi xação do assunto:

O custo de escavação de um solo comum seco é de R$10,00/m³ no corte. Se em um pequeno serviço foi contratado prevendo-se o pagamento do mesmo através do controle de volume por número de viagens de caminhões, qual será o valor referente ao custo de escavação por viagem na composição de preço, sabendo-se que: ep = 1,25 e a capacidade do caminhão: 6,0 m³.

Resolução:

O custo de escavação é obtido no corte, logo: Vs = 6,0 m³ep= Vs/Vn => Vn = 6,0/1,25 = 4,8 m³

Custo = 4,8 m3 x R$10,00/m3 = R$ 48,00 por viagem.

Forma de Pagamento

O serviço de terraplenagem é pago em duas parcelas distintas:1ª parcela: escavação, carregamento e espalhamento (m³).2ª parcela: transporte (momento de transporte em m³ x km).A primeira parcela é fi xa para cada tipo de material escavado, cobrindo as etapas de escavação, carregamento e espalhamento. Como os volumes, natural, solto e compactado são diferentes, é necessário defi nir em que local será pago o volume de escavação e de transporte. A medição do volume solto, no veículo de transporte, não é uma medição confi ável, pois depende de anotações, nem sempre confi áveis, de operários apontadores de viagem. A medição no aterro também não é confi ável, pois nem todo o material de corte será utilizado em um aterro, sendo que o material de bota fora não é compactado, não apresentando, portanto, uma massa específi ca aparente seca uniforme em todo o bota fora. A única medição de volume escavado confi ável ao longo do tempo é a medição no corte, pois as seções transversais do terreno natural e dos cortes fi cam arquivadas, podendo o cálculo de volume ser realizado a qualquer tempo. Portanto, o volume de terraplenagem é sempre computado no corte.O pagamento da segunda parcela independe do tipo de material escavado, mas é variável em função da distância à qual o material é transportado. A unidade de pagamento do transporte é denominada momento de transporte (Mt), sendo dada em m³ x km. O preço unitário de transporte é composto para o momento de transporte unitário, ou seja, 1 m³ transportado a 1 km. Para o pagamento do transporte calcula-se o momento de transporte total. O estudo da distância média de transporte será visto em seção posterior.Como o volume é sempre computado no corte, cabe ao executor do serviço compor seu preço adequadamente, levando em conta o fato de que o material escavado, quando solto, terá um volume maior do que o volume no corte. Portanto, o volume real carregado, transportado, espalhado e a ser computado será sempre maior que o volume efetivamente pago no corte.

Exercício 2 para fi xação do assunto:

a) Necessidade de terraplenagem em um terreno de dimensões 20x50 m, com apenas 1% de declividade;b) O mesmo terreno descrito em “a”, com a necessidade de escavação de dois subsolos, com 800 m² de área cada um.

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Tabela - Exemplos da infl uência do fator de empolamento.

a) Na primeira situação, apesar de aparentemente tratar-se de pouco trabalho, serão movimentados 250 m³ de solo compactado, os quais, considerando- se um fator de empolamento de 1,59 (argila compactada para solta), serão transformados em aproximadamente 397,50 m³, o que exigirá cerca de 67 caminhões (com capacidade de 6,0 m³) para a sua completa remoção, ou seja, pelo menos dois dias de trabalho contínuo.Entendendo o exercício:

• Declividade do terreno = 50 m x 1 % = 0,5 m (Quer dizer que o desnível teórico do terreno é de 0,50 m)• Volume de escavação = [(20 m x 50 m) x 0,50 m] / 2 = 250 m³ (Considera- se o terreno como se fosse um

paralelepípedo e divide-se diagonalmente por dois).• Volume do material empolado ou solto = 250 m³ x 1,59 = 397,50 m³.• Número de carradas = 397,50m³ / 6,0 m³ = 66,7 ou seja, 67 viagens.

b) No segundo caso, a situação é mais crítica, pois considerando-se um pé- direito de 3,0 m para cada subsolo, deverá ser feita uma escavação de aproximadamente 4800 m³, os quais, considerando-se as mesmas características do solo anterior, resultarão num movimento de terra da ordem de 7600 m³ de solo, o que exigirá a retirada de 1272 caminhões (de 6,0m³) a ser realizada em pelo menos 25 dias úteis de trabalho, ou seja, desconsiderando-se os dias de chuva e aqueles necessários aos serviços de execução das contenções e drenagem.

Entendendo o exercício:

• Volume de escavação do subsolo = 800 m² x 6 m = 4800 m³.• Volume do material empolado = 4800 m³ x 1,59 = 7632 m³.• Número de carradas = 7632 m³ / 6,0 m³ = 1272 viagens.

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3. ATERRO, REATERRO E COMPACTAÇÃO

O aterro consiste no preenchimento ou na recomposição de escavações, utilizando-se material de empréstimo, para elevação de greide (Perfi l longitudinal duma estrada de ferro ou de rodagem que dá as cotas dos diversos pontos do seu eixo) ou de cotas de terraplenos.O reaterro consiste no preenchimento ou recomposição de escavações, utilizando-se o próprio material escavado.A compactação consiste na redução do índice de vazios, manual ou mecanicamente, do material de aterro ou reaterro, com energia sufi ciente para atingir graus de efi ciência previstos em projeto.

Figura 3.1 Figura 3.2

Equipamentos para compactação manual/mecânicoFigura 3.1 - “sapo mecânico” e Figura 3.2. - Rolo compactador liso

O material procedente da escavação do terreno natural, geralmente, é constituído por solo, alteração de rocha, rocha ou associação destes tipos.Para os efeitos desta especifi cação será adotada a seguinte classifi cação:Materiais de primeira categoria compreendem os solos em geral, residuais ou sedimentares, seixos rolados ou não, com diâmetro máximo inferior a 0,15m, qualquer que seja o teor da umidade apresentado.Materiais de segunda categoria compreendem os solos de resistência ao desmonte mecânico inferior à rocha não alterada, cuja extração se processe por combinação de métodos que obriguem a utilização de equipamentos de escarifi cação de grande porte. A extração eventualmente poderá envolver o uso de explosivos ou processo manual adequado. Incluídos nesta classifi cação os blocos de rocha, de volume inferior a 2 m3 e os matacões ou pedras de diâmetro médio entre 0,15m e 1,00 m.Materiais de terceira categoria compreendem os solos de resistência ao desmonte mecânico equivalente à rocha não alterada e blocos de rocha, com diâmetro médio superior a 1,00m, ou de volume igual ou superior a 2m3, cuja extração e redução, a fi m de possibilitar o carregamento, se processem com o emprego contínuo de explosivos.As operações de execução de aterros ou reaterros compreendem a descarga, espalhamento, homogeneização, conveniente umedecimento ou aeração, e compactação quando prevista em projeto, do material selecionado procedente de empréstimos de jazidas ou da própria escavação.Sua execução obedecerá rigorosamente aos elementos técnicos fornecidos pela e constantes das notas de serviço apresentadas no projeto executivo.A operação será precedida da remoção de entulhos, detritos, pedras, água e lama, do fundo da escavação.Deverá ser feita a determinação da umidade do solo, para defi nir a necessidade de aeração ou umedecimento.

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Quando necessária, deverá ser procedida, também, a escarifi cação e ou umedecimento da camada existente, visando-se sua boa aderência à camada de aterro.O lançamento do material deverá ser feito em camadas sucessivas, em toda a largura da seção transversal e em extensões tais, que permitem seu umedecimento e compactação, quando especifi cada. A espessura da camada solta (não compactada) não deverá ultrapassar 0,30 m. Para as camadas fi nais essa espessura não deverá ultrapassar 0,20 m.A homogeneização da camada será feita através da remoção ou fragmentação de torrões secos, remoção de material conglomerado, de blocos ou de matacões de rocha alterada e de matéria orgânica.Em caso de aterro e reaterro compactado, todas as camadas do solo deverão sofrer compactação de maneira conveniente até se obter, na umidade ótima, a massa específi ca aparente seca corresponde ao Grau de Compactação de projeto - 95% ou 100% da massa específi ca aparente máxima seca (Ensaio de Proctor Normal)- mais ou menos 3% de tolerância.Os trechos que não atingirem as condições mínimas de compactação deverão ser escarifi cados, homogeneizados, levados à umidade adequada e novamente compactados, de acordo com a massa específi ca aparente seca exigida.Junto a estruturas em concreto, os aterros ou reaterros só poderão ser iniciados após decorrido o prazo previsto para o desenvolvimento de sua resistência de projeto, devendo ser executados após ou em paralelo com a remoção dos escoramentos.As tubulações deverão ser envoltas por material isento de pedras e corpos estranhos, devendo a compactação, caso ocorra, ser procedida com soquetes manuais ou equipamento de pequeno porte apropriado; atingida a geratriz superior do tubo deverá ser utilizado, de preferência, material do mesmo tipo existente na escavação em camadas não superiores a 0,30m.Em casos que requeiram reaterro especial com utilização de areia, deverão ser observadas as seguintes considerações:1. A execução deverá obedecer rigorosamente às indicações de projeto específi co;2. A areia deverá ser limpa, destituída de detritos com o máximo de 5% de material passante na peneira 100 e

permeabilidade da ordem de 1x10-2 .3. O material deverá ser lançado em camadas horizontais de espessuras não superiores a 40 cm.4. O adensamento poderá ser mecânico ou hidráulico, ou uma combinação de ambos os métodos, a critério da

fi scalização.5. Deverá ser dada especial atenção ao método e à energia de adensamento a ser empregado caso exista

alguma estrutura sob o aterro, visando não danifi cá-la.6. Em se tratando de reaterro de tubulações, os tubos deverão estar lastreados e travados de modo a impedir

seu deslocamento durante a operação.

Na execução dos serviços deverá ser prevista a utilização de equipamentos apropriados, de acordo com as condições locais e as produtividades exigidas para o cumprimento dos prazos.Em aterros e reaterros de valas, cavas, fundações ou escavações de pequenos volumes, serão usados soquetes manuais, compactadores pneumáticos, placas vibratórias ou rolos compactadores de pequeno porte, com dimensões apropriadas a se obter as características de compactação defi nidas em projeto.Em se tratando de grandes áreas ou escavações, poderão ser empregados tratores de lâmina, escavotransportadores, motoescavotransportadores, caminhões basculantes, motoniveladoras, rolos de compactação (lisos, de pneus, pés de carneiro, estáticos ou vibratórios), rebocados por tratores agrícolas ou auto propulsores, grade de discos para homogeneização e caminhões pipa para umedecimento.Os solos para os aterros e reaterros deverão ser isentos de matérias orgânicas, micáceas, diatomáceas, tocos ou raizes. Turfas e argilas orgânicas não deverão ser utilizadas.

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Os controles e ensaios de compactação serão feitos baseando-se nos critérios estabelecidos pla NBR7182.Critérios de medição e pagamento

CONTROLE TECNOLÓGICO DA EXECUÇÃO DE ATERROS

A NBR 5681- Controle Tecnológico da Execução de Aterros em Obras de Edifi cações diz:

1 Objetivo

Esta Norma fi xa as condições mínimas a serem preenchidas no procedimento do controle tecnológico da execução de aterros em obras de construção de edifícios residenciais, comerciais ou industriais de propriedade pública ou privada.

2 Normas complementares

Na aplicação desta Norma é necessário consultar:• NBR 6459 - Solo - Determinação do limite de liquidez - Método de ensaio.• NBR 7180 - Solo - Determinação do limite de plasticidade - Método de ensaio.• NBR 7181 - Solo - Análise granulométrica - Método de ensaio.• NBR 7182 - Solo - Ensaio normal de compactação - Método de ensaio.

3 Condições gerais

3.1 O controle tecnológico é obrigatório na execução de aterros em qualquer dos seguintes casos:a) aterros com responsabilidade de suporte de fundações, pavimentos ou estruturas da contenção;b) aterros com altura superiores a 1,0 m;c) aterros com volumes superiores a 1000 m³.

3.2 Para os aterros referidos em 3.1 alíneas a), b) e c), devem ser previamente elaborados projetos geotécnicos, inclusive com a realização das investigações geotécnicas necessárias em cada caso para verifi cação da estabilidade e previsão de recalques dos mesmos.3.2.1 Ensaios especiais de laboratórios ou “in situ” e sondagem complementares , sempre que necessários, devem ser também efetuados quando da execução dos aterros, em complementação aos procedimentos mínimos de controle recomendados nesta Norma.3.3 0 controle tecnológico da execução dos aterros deve levar em conta, atendidas as condições mínimas estabelecidas nesta Norma, as exigências do Projeto e das Especifi cações particulares de cada obra, em especial quanto a:a) características e qualidade do material a ser utilizado nos critérios;b) controle da unidade do material;c) espessura e homogeneidade das camadas;d) equipamento adequado para a compactação;e) grau de compactação mínimo a ser atingido.

4 Condições específi cas

4.1.1 O número de ensaios é necessário e sufi ciente para permitir um controle estatístico das características geotécnicas do material compactado. São realizados no mínimo os seguintes ensaios geotécnicos no material dos aterros:

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a) nove ensaios de compactação segundo a NBR 7182, para cada 1000 m³ de um mesmo material; além de 9000 m³ deve ser acrescido um ensaio;b) nove ensaios para determinação da massa específi ca aparente seca “in situ”, para cada 500 m³ de material compactado, correspondente ao ensaio de compactação referido na alínea a); além de 4500 m³ deve ser acrescido um ensaio;Nota: Durante a execução de aterro são, por dia, pelo menos duas determinações por camada.c) nove ensaios de granulométrica por peneiramento (NBR 7181), de limite de liquidez (NBR 6459) e de limite de plasticidade (NBR 71811), para cada grupo de quatro amostras submetidas ao ensaio de compactação da alínea a), acima; além de 9000 m³ deve ser acrescido um ensaio.

4.1.2 Além da realização dos ensaios geotécnicos referidos em 4.1.1, devem ser controlados no local, no mínimo, os seguintes aspectos:a) preparação adequada do terreno para receber o aterro, especialmente retirada a vegetação ou restos de demolições eventualmente existentes;b) emprego de materiais selecionados para os aterros, não podendo ser utilizadas turfas, argilas orgânicas, nem solos com matéria orgânica micácea ou diatomácia, devendo ainda ser evitado o emprego de solos expansivos;c) as operações de lançamento, homogeneização, umedecimento ou areação e compactação do material de forma que a espessura da camada compactada seja de no mínimo 0,30 m;d) as camadas devem ser compactadas, estando o material na umidade ótima do correspondente ensaio de compactação, admitindo-se uma variação desta umidade de no máximo 3% para mais ou para menos, ou menor faixa de variação conforme especifi cações especialmente elaboradas para a obra;e) o grau de compactação a ser atingido é de no mínimo 95% ou mais elevado conforme especifi cações especialmente elaboradas para a obra;f) as camadas que não tenham atingido as condições mínimas de compactação, ou estejam com espessura maior que a máxima especifi cada, devem ser escarifi cadas, homogeneizadas, levadas à umidade adequada e novamente compactadas, antes do lançamento da camada sobrejacente.

4. DRENAGEM

Segundo o dicionário Wikipédia, Drenagem é o ato de escoar as águas de terrenos encharcados, por meio de tubos, túneis, canais, valas e fossos sendo possível recorrer a motores como apoio ao escoamento. Os canais podem ser naturais (rios ou córregos) ou artifi ciais de concreto simples ou armado ou de gabião. Os sistemas de drenagem, que compreendem além dos condutos forçados e dos condutos livres podem ser urbanos e/ou rurais e visam escoar as águas de chuvas e evitar enchentes.A presença da água torna-se, às vezes, um inconveniente na edifi cação de diversas obras, principalmente nas que envolvem escavações. Faz-se necessário atenuar sua interferência e, se possível, eliminá-la até a conclusão total das obras, pela execução de drenos.Em obras de escavação, a presença da água modifi ca o equilíbrio das terras, provocando a instabilidade do fundo das escavações e o desmoronamento dos taludes. Assim, ó obrigatório o cuidado especial nos escoramentos, uma vez que maiores são os empuxos a serem resistidos.Para efeito ilustrativo, a seguir há um esquema da presença de água no subsolo, mostrando a diferença entre os chamados “poços ou cacimbas” e os “poços artesianos”

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Figura 4.1 – Esquema da presença de água no subsolo

Observe que o poço artesiano busca a água contida entre duas camadas de solo impermeável (aquífero artesiano) e a água do poço ou cacimba é proveniente do aquífero livre.Sugere-se consulta a NBR-12266 - Projeto e execução de valas para assentamento de tubulação de água, esgoto ou drenagem urbana, para melhores esclarecimentos.

ALGUNS TIPOS DE DRENAGEM

Canaleta a céu aberto

Na fi gura 4.1.1.1, as setas indicam a percolação (operação de passar um líquido através de um meio para fi ltrá-lo ou para extrair substâncias desse meio) da água para dentro da canaleta e a retirada da água se dá através de poços de captação estrategicamente colocados, por meio de bombas apropriadas.

Figura 4.1.1.1 – Esquema de passagem da água do subsolo para a canaleta

Nesse caso, prevenir caimento mínimo de 1% no leito da canaleta e fi car atento para a carreação do solo provocada pela água, principalmente em solos arenosos, pois podem prejudicar o desempenho das bombas de sucção. Recomenda-se colocar a bomba em um buraco a jusante (O sentido em que correm as águas de uma corrente fl uvial o pluvial) da canaleta, protegida por um aparador, executado em madeira, em forma de caixa.Cuidado especial para a instalação elétrica da bomba, evitando emendas nos cabos de energia. As conexões devem ser muito bem feitas.Para obras de relevada importância, lembre-se da máxima “quem tem uma, não tem nenhuma” por isso, é sempre bom ter uma bomba reserva.

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Poços fi ltrantes (rebaixamento de lençol freático)

Este é um sistema (Figura 4.1.2.1) que constitui na colocação de tubos de sucção, a determinada profundidade, ao longo do perímetro da escavação a ser executada. Esses tubos são interligados e uma bomba efetua a sucção da água do subsolo, rebaixando assim nível do lençol freático.Esse sistema requer estudo específi co e deve ser executado por empresas especializadas.

Figura 4.1.2.1 – Esquema de poços fi ltrantes

Cuidados deve-se tomar com relação a esse sistema de drenagem:• Investigar se há possibilidade de provocar recalques às construções vizinhas. Caso seja confi rmada tal

possibilidade, adotar outras soluções.• Em escavações profundas, adotar precauções para não haver interrupção no sistema de rebaixamento,

prevendo-se equipamento de reserva para qualquer emergência.

Drenos com pedras e tubos

Para uma drenagem permanente, soluções de drenagem seguras e efi cazes devem ser adotadas.Consiste basicamente na escavação de valetas (Figura 4.1.3.1) até a profundidade e larguras desejadas, com caimento mínimo de 1%, onde são colocados pedras ou tubos furados, revestidos com pedras de diversos tamanhos e estas revestidas com uma manta geotêxtil com a fi nalidade de evitar que os grãos fi nos do solo entupam os drenos executados.

Figura 4.1.3.1 – Dreno com pedras

Esse tipo de dreno deve ser executado para obras que estão em locais cuja presença de água é constante ou o nível da água muito variável.

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Tomam-se como exemplo as obras enterradas (Figura 4.1.3.2), nas quais os drenos devem ser executados num nível abaixo do piso mais baixo e em torno de toda a edifi cação, para que se evite a infi ltração e que esteja livre da umidade. Caso não seja possível o escoamento natural da água drenada devido ao excesso de profundidade, adota-se um sistema de poço de captação com bombas de recalque com a fi nalidade de bombear a água para lugares adequados.

Figura 4.1.3.2 – Construção abaixo do nível do solo

Em alguns casos, a impermeabilização das construções, apropriadamente executada, é um excelente recurso que evita a criação de drenos. Em casos extremos uma solução composta é a ideal.Obs.: Para um perfeito sistema de drenagem, é saudável a verifi cação do volume e do fl uxo de água a ser drenado para dimensionamento dos tubos de drenagem.

GEOTÊXTEIS – TERMINOLOGIA

Segundo a ABNT NBR 12553/92 – “Geotêxteis – terminologia”, a defi nição de Geotêxtil é um produto têxtil permeável, utilizado predominantemente na engenharia geotécnica com funções de drenagem, fi ltração, reforço, separação e proteção.A defi nição a seguir também é válida:Geossintéticos denominação genérica de produtos poliméricos (sintéticos ou naturais), industrializados, desenvolvidos para utilização em obras geotécnicas, desempenhando uma ou mais funções, dentre as quais destacam-se: reforço, fi ltração, drenagem, proteção, separação, impermeabilização e controle de erosão superfi cial.

Figura 4.2.1

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Geotêxtil Tecido – Material oriundo do entrelaçamento de fi os, fi lamentos, laminetes (fi tas) ou outros componentes, segundo direções preferenciais denominadas trama e urdume.Geotêxtil não tecido – Material composto por fi bras ou fi lamentos orientados ou distribuídos aleatoriamente, os quais são interligados por processos mecânicos, térmicos e/ou químicos.

Figura 4.2.2

Trama - Fios dispostos transversalmente à direção de fabricação do geotêxtil.Urdume - Fios dispostos longitudinalmente à direção de fabricação do geotêxtil.Geogrelha - Estrutura plana em forma de grelha constituída por elementos com função predominante da resistência à tração.

Figura 4.2.3

Geocomposto – Produto formado pela associação de geossintéticos com funções diversas.Geomalha (“geonet”) - Estrutura plana constituída de forma a apresentar grande volume de vazios, utilizada predominantemente como meio drenante.Geomembrana – Manta ou membrana impermeável.Geossintético – Produtos sintéticos aplicados a obras geotécnicas e de proteção ambiental.

Manta geotêxtil é usado em diversas situações, na situação específi ca, é usada num talude (encosta). Conforme fi gura abaixo.

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Figura 4.2.4

O uso da manta geotêxtil no talude está diretamente relacionada a sua função de fi ltragem efi caz dos sedimentos ao longo do tempo, tendo elevada porosidade e permeabilidade.Por isso o uso dessa técnica é importante num trabalho de recuperação de uma área de risco de deslizamento.

Figura 4.2.5 Figura 4.2.6

Para informação citamos que os geotêxteis, largamente utilizados em obras geotécnicas, vêm sendo utilizados em todo o mundo como alternativa para se controlar a refl exão de trincas em camadas de recapeamento betuminoso aplicados sobre revestimentos asfálticos trincados. A primeira experiência realizada com a utilização dos geotêxteis em recapeamento asfáltico é datada do início dos anos 70, nos Estados Unidos. Rapidamente esta técnica disseminou-se pelos países europeus, já no início dos anos 80 foram executadas as primeiras obras no Brasil.A seguir mais algumas imagens que retratam serviços executados com manta geotêxtil.


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5. FUNDAÇÕES

A estrutura de uma obra é constituída pelo esqueleto (Figura 5.1) formado pelos elementos estruturais, tais como: lajes (cinza), vigas (vermelho), pilares (verde) e fundações (azul), etc. e Fundações.

Figura 5.1 - Estrutura de uma edifi cação

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 itens a serem considerados são:

• Topografi a da área

- Dados sobre taludes e encostas no terreno, ou que possam atingir o terreno;- Necessidade de efetuar cortes e aterros

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- 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 da 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 fi nanceira 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.

• 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.

DEFINIÇÕES EM GERAL

Fundações

Fundações são elementos estruturais destinados a suportar toda a carga de pressão (Figura 5.2.1.1) proveniente dos carregamentos de esforços oriundos do peso próprio dos elementos estruturais como num todo, acrescidos dos carregamentos provenientes do uso (sobrecargas).

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Figura 5.2.1.1 – Esquema de sobrecarga e carregamento das fundações

Esses elementos de fundação têm por fi nalidade distribuir os esforços estruturais para o terreno (solo), dando assim estabilidade à obra.Existem vários tipos de fundações e a escolha do tipo mais adequado é função das cargas da edifi cação e da profundidade da camada resistente do solo. Com base na combinação destas duas análises optar-se-á pelo tipo que tiver o menor custo e o menor prazo de execução.As cargas da edifi cação são obtidas por meio das plantas de arquitetura e estrutura, onde são considerados os pesos próprios dos elementos constituintes e a sobrecarga ou carga útil a ser considerada nas lajes que são normalizadas em função de sua fi nalidade. Eventualmente, em função da altura da edifi cação deverá também ser considerada a ação do vento sobre a edifi cação. A tabela 1 fornece o peso específi co dos materiais mais utilizados nos elementos constituintes de uma construção, enquanto a tabela 2 as sobrecargas ou cargas úteis em lajes de piso ou de forro de acordo com a sua fi nalidade.

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Assim, as fundações devem ter resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes. Além disso, o solo necessita de resistência e rigidez apropriadas para não sofrer ruptura e não apresentar deformações exageradas e diferenciais.Para a perfeita decisão sobre o tipo de fundação a ser utilizado, é imprescindível não só o conhecimento das cargas atuantes no solo, como também das características do solo que vai suportar tais esforços. Para tanto, sondagens são realizadas (Assunto visto no módulo III deste curso).Fundações bem projetadas correspondem de 3% a 10% do custo total do edifício, porém se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir de 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada ao caso. O custo da fundação aumenta também em casos em que as características de resistência do solo são incompatíveis com os esforços que serão a ele transferidos, pois nestas situações, elementos de fundação mais complexos serão são exigidos, podendo-se ter, inclusive, a necessidade de troca de solo, com reaterro e compactação. Tudo isso levando a custos, muitas vezes, não previstos inicialmente.Os principais tipos de fundações podem ser reunidos em dois grandes grupos: fundações diretas ou rasas e fundações indiretas ou profundas (Figura 5.2.1.2 e 5.2.1.3).

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Figura 5.2.1.2 – Fundações diretas ou rasas

Sugere-se consulta a norma NBR 6122 – “Projeto e execução de fundações”, para melhores esclarecimentos.

Figura 5.2.1.3 – Fundações indiretas ou profundas

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De acordo com a profundidade do solo resistente, onde está implantada a sua base, as fundações podem se classifi cadas em fundação direta (podendo ser chamada também de superfi cial ou rasa) ou indireta (também chamada de fundação profunda).

Fundações diretas, superfi ciais ou rasas

Quando a camada resistente à carga da edifi cação, ou seja, onde a base da fundação está implantada, não excede a duas vezes a sua menor dimensão ou se encontre a menos de 3 m de profundidade. Ou ainda, as fundações diretas são empregadas onde as camadas do subsolo, logo abaixo da estrutura, são capazes de suportar as cargas.O que caracteriza principalmente uma fundação rasa ou direta é o fato da distribuição de carga do pilar para o solo ocorrer pela base do elemento de fundação, sendo que, a carga aproximadamente pontual que ocorre no pilar, é transformada em carga distribuída, num valor tal, que o solo seja capaz de suportá- la (Figura 5.2.2.1). Outra característica da fundação direta é a necessidade da abertura da cava de fundação para a construção do elemento de fundação no fundo da cava.A NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, em seu item “3.1” diz

“3.1 Fundação superfi cial (ou rasa ou direta)”“Elementos de fundação em que a carga é transmitida ao terreno, predominantemente pelas pressões distribuídas sob a base da fundação, e em que a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação. Incluem-se neste tipo de fundação as sapatas, os blocos, os radier, as sapatas associadas, as vigas de fundação e as sapatas corridas.”Em projetos de construções rurais e de pequeno vulto são usadas, principalmente, fundações diretas, tendo em vista, que as cargas são relativamente pequenas, não exigindo da camada do solo de apoio uma grande resistência.

Figura 5.2.2.1 – Fundação direta, superfi cial ou rasa

Fundações indiretas ou profundas

São aquelas em que possuem grande comprimento em relação às dimensões de sua base, ou seja, a uma profundidade maior que duas vezes a sua menor dimensão em planta e a mais de 3 m de profundidade, a carga é transmitida ao terreno através dessa base (resistência de ponta - apresentando pouca capacidade de suporte) e também a carga é transmitida pela superfície lateral (resistência de atrito – apresentado grande capacidade de carga devido ao atrito lateral do corpo do elemento de fundação com o solo) (Figura 5.2.3.1). A fundação profunda, normalmente, dispensa abertura da cava de fundação, constituindo-se, por exemplo, em um elemento cravado por meio de um bate-estaca. Porém, nas estacas escavadas, há necessidade de movimento de terra no local da futura estaca, com a escavação do solo e substituição desse por concreto armado.

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A NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, em seu item “3.8” diz:

“3.8 Fundação profunda”“Elemento de fundação que transmite a carga ao terreno pela base (resistência de ponta), por sua superfície lateral (resistência de fuste) ou por uma combinação das duas, e que está assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta, e no mínimo 3 m, salvo justifi cativa. Neste tipo de fundação incluem-se as estacas, os tubulões e os caixões.Nota: Não existe uma distinção nítida entre o que se chama estaca, tubulão e caixão. Procurou-se nesta Norma seguir o atual consenso brasileiro a respeito.”

Figura 5.2.3.1 – Fundação indireta ou profunda

Nega


“3.23 – Nega”“Penetração permanente de uma estaca, causada pela aplicação de um golpe do pilão. Em geral é medida por uma série de dez golpes. Ao ser fi xada ou fornecida, deve ser sempre acompanhada do peso do pilão e da altura de queda ou da energia de cravação (martelos automáticos).”Também é válido dizer, que nega da estaca é a dimensão admissível em milímetros para um número sucessivos de golpes padronizados (massa e altura), usada para indicar a possibilidade de encerrar a cravação de uma estaca.A “nega” é uma medida dinâmica e indireta da capacidade de carga da estaca cravada. Em campo, tira-se a “nega” através da média de comprimento cravado nos últimos 10 golpes do martelo de cravação por 3 vezes consecutivo. O objetivo de verifi cação da “nega” para as diferentes estacas é a uniformidade do comportamento das mesmas (LICHTENSTEIN,N.B.; GLAZER,N., s.d.). Deve-se ter cuidado com a altura de queda do martelo. A altura ideal está entre 1,5 m a 2,0 m, para não causar danos à cabeça da estaca e fi ssuração da mesma, não esquecendo também de usar o coxim (Figura 5.2.4.1) de madeira e o capacete metálico (Figura 5.2.4.1) para proteger a cabeça da estaca contra o impacto do martelo, mesmo assim, estas estacas apresentam índice de quebra, às vezes, alto. Se a altura for inferior a ideal, poderá dar uma falsa “nega”.

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Figura 5.2.4.1 – Detalhe do capacete da estaca

Segundo Velloso e Lopes (2002), a maneira mais simples da obtenção da resposta à cravação consiste em riscar uma linha horizontal na estaca com régua apoiada em dois pontos da torre do bate estacas, aplicar 10 golpes, riscar novamente, medir a distância entre dois riscos e dividi-la por 10, obtendo-se a nega, penetração média por golpe.

Figura 5.2.4.2 – Obtenção de nega e repique Fonte: Alonso (1991)

Através desse registro é obtido um sinal que representa de maneira gráfi ca a deformação do conjunto estaca-solo quando submetidos a um carregamento dinâmico. O sinal mostra os deslocamentos máximos e mínimos sofridos pelo topo da estaca, porém nem sempre permite determinar o tempo entre os mesmos.Na realidade, os deslocamentos máximos do topo e do pé não ocorrem ao mesmo tempo. Entretanto, essa maneira de estimar a carga mobilizada, segundo Alonso (1991), apresenta resultados satisfatórios.Um exemplo de nega admitida, quando não defi nida em projeto, seria: 2,0 cm (máximo) para cada 10 golpes do martelo de cravação, obtida na terceira tentativa consecutiva.

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Cota de arrasamento da cabeça da estaca


“3.22 Cota de arrasamento”“Nível em que deve ser deixado o topo da estaca ou tubulão, demolindo-se o excesso ou completando-o, se for o caso. Deve ser defi nido de modo a deixar que a estaca e sua armadura penetrem no bloco com um comprimento que garanta a transferência de esforços do bloco à estaca.”Também é válido dizer que é a cota superior da estaca defi nida pelo projeto, devendo a mesma ser cortada nessa cota no caso de excesso.A estaca deve ser concretada, quando moldada in locu, pelo menos 15 cm acima da cota de acabamento, já a estaca prémoldada deve ser cravada com comprimento mínimo de tal forma que tenha uma sobra de pelo menos 60 cm da cota de acabamento.Após a execução da estaca, sendo ela cravada ou escavada (moldada in locu), necessita-se uni-la ao bloco de coroamento e a outros elementos estruturais, assim deve-se proceder na execução dos serviços de arrasamento desta, conforme os procedimentos descritos a seguir:O excesso de concreto, ocorrido durante a concretagem do fuste da estaca (estaca escavada), em relação à cota de arrasamento do projeto, deverá ser demolido.Primeiro, há a escavação ao redor das estacas até atingir-se a cota de assentamento dos blocos, em seguida quebra-se a estaca de forma adequada e na altura propícia para que sejam construídos os blocos de ligação com os pilaresNessa operação, executada manualmente com auxílio de um ponteiro e marreta de ferro, corta-se a estaca, no sentido de baixo para cima, com uma pequena inclinação em relação à horizontal, sem cortar as armaduras da estaca, pois as mesmas serão unidas (ancoragem) aos elementos estruturais de ligação (Figuras 5.2 5.1, 5.2.5.2, 5.2.5.3 e 5.2.5.4).

Figura 5.2.5.1 – Parte removida da estaca

Figura 5.2.5.2 – Escavação em volta à estaca

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Figura 5.2.5.3 – Gabarito de madeira para locação dos blocos

Figura 5.2.5.4 – Esquema de arrasamento da estaca

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Obs.: A estaca (concreto armado), seja cravada ou moldada no local, deverá fi car embutida pelo menos 5 cm dentro do bloco de ligação (coroamento).

Bloco de ligação ou coroamento da cabeça da estaca

Defi ne-se como maciços de concreto armado (Figura 5.2.6.1) que solidarizam as cabeças das estacas responsáveis pela transmissão dos esforços provenientes dos pilares até a camada resistente do solo. Os blocos são intermediários entre a estaca e os outros elementos estruturais como a vida de cintamento e o próprio pilar.

Figura 5.2.6.1 – Esquema de um bloco de coroamento

O número de estacas de um bloco de coroamento “n” é função da relação entre a carga P em serviço recebida pelo bloco e da carga máxima (de trabalho) para o tipo de cada estaca, isto é, a carga total que o bloco recebe

dos elementos estruturais dividido pela capacidade de carga P de cada estaca, conforme fórmula abaixo.

A NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, em seu item “7.9.3” diz:

“7.9.3 Bloco de coroamento”“É obrigatório o uso de lastro de concreto magro com espessura não inferior a 5 cm para a execução do bloco de coroamento de estaca ou tubulão. No caso de estacas de concreto ou madeira e tubulões, o topo desta camada deve fi car 5 cm abaixo do topo acabado da estaca ou tubulão. No caso de estacas metálicas vale o prescrito em 7.8.2.4.”

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Em seguida, imagens de bloco de coroamento:

Figura 5.2.6.2 – Imagens de bloco de coroamento

Suporte de carga ou pressão admissível nas fundações

A NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, diz a seguir em seus itens “3.25 e 3.26”:

“3.25 Pressão admissível de uma fundação superfi cial”“Tensão aplicada por uma fundação superfi cial ao terreno, provocando apenas recalques que a construção pode suportar sem inconvenientes e oferecendo, simultaneamente, segurança satisfatória contra a ruptura ou o escoamento do solo ou do elemento estrutural de fundação.”

“3.26 Carga admissível sobre uma estaca ou tubulão isolado”“Força aplicada sobre a estaca ou o tubulão isolado, provocando apenas recalques que a construção pode suportar sem inconvenientes e oferecendo, simultaneamente, segurança satisfatória contra a ruptura ou o escoamento do solo ou do elemento de fundação.”“Nota: As defi nições de 3.25 e 3.26 esclarecem que as pressões e as cargas admissíveis dependem da sensibilidade da construção projetada aos recalques, especialmente aos recalques diferenciais específi cos, os quais, de ordinário, são os que podem prejudicar sua estabilidade ou funcionalidade.”

Viga de equilíbrio (também chamada viga alavanca)

A NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, diz a seguir em seu item “3.30”:

“3.30 Viga de equilíbrio”“Elemento estrutural que recebe as cargas de um ou dois pilares (ou pontos de carga) e é dimensionado de modo a transmiti-las centradas às fundações. Da utilização de viga de equilíbrio resultam cargas nas fundações, diferentes das cargas dos pilares nelas atuantes.”

“Notas:”“a) Quando ocorre uma redução da carga, a fundação deve ser dimensionada, considerando-se apenas 50% desta redução.b) Quando da soma dos alívios totais puder resultar tração na fundação do pilar interno, o projeto de fundação deve ser reestudado.

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No caso de pilares posicionados junto à divisa do terreno (Figura 5.2.8.1), para fundações tipo sapatas, o momento produzido pelo não alinhamento da ação com a reação deve ser absorvido por uma viga, conhecida como viga de equilíbrio ou viga alavanca, apoiada na sapata junto à divisa e na sapata construída para pilar interno. Portanto, a viga de equilíbrio tem a função de transmitir a carga vertical do pilar para o centro de gravidade da sapata de divisa e, ao mesmo tempo, resistir aos momentos fl etores produzidos pela excentricidade da carga do pilar em relação ao centro dessa sapata.”

Figura 5.2.8.1 – Viga alavanca

FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

Considerações gerais

A NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, diz a seguir em seus itens:

3.25 Pressão admissível de uma fundação superfi cialTensão aplicada por uma fundação superfi cial ao terreno, provocando apenas recalques que a construção pode suportar sem inconvenientes e oferecendo, simultaneamente, segurança satisfatória contra a ruptura ou o escoamento do solo ou do elemento estrutural de fundação.

6. FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS

GENERALIDADES

O dimensionamento das fundações superfi ciais pode ser feito de duas maneiras: com o conceito de pressão admissível, fi cando válidos o disposto em 6.2, 6.3 e 6.4, ou com o conceito de coefi cientes de segurança parciais, aplicando-se o prescrito em 5.6.

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PRESSÃO ADMISSÍVEL

Devem ser considerados os seguintes fatores na determinação da pressão admissível:a) profundidade da fundação;b) dimensões e forma dos elementos de fundação;c) características das camadas de terreno abaixo do nível da fundação;d) lençol d’água;e) modifi cação das características do terreno por efeito de alívio de pressões, alteração do teor de umidade ou ambos;f) características da obra, em especial a rigidez da estrutura;g) recalques admissíveis, defi nidos pelo projetista da estrutura.

Metodologia para a determinação da pressão admissível

A pressão admissível pode ser determinada por um dos seguintes critérios:a) por métodos teóricos;b) por meio de prova de carga sobre placa;c) por métodos semi empíricos;d) por métodos empíricos.

Métodos teóricos

Uma vez conhecidas as características de compressibilidade e resistência ao cisalhamento do solo e outros parâmetros eventualmente necessários, a pressão admissível pode ser determinada por meio de teoria desenvolvida na Mecânica dos Solos, levando em conta eventuais inclinações da carga do terreno e excentricidades.Faz-se um cálculo de capacidade de carga à ruptura; a partir desse valor, a pressão admissível é obtida mediante a introdução de um coefi ciente de segurança igual ao recomendado pelo autor da teoria. O coefi ciente de segurança deve ser compatível com a precisão da teoria e o grau de conhecimento das características do solo e nunca inferior a 3. A seguir, faz-se uma verifi cação de recalques para essa pressão, que, se conduzir a valores aceitáveis (ver 3.2.5), será confi rmada como admissível; caso contrário, o valor da pressão deve ser reduzido até que se obtenham recalques aceitáveis.

Prova de carga sobre placa

Ensaio realizado de acordo com a NBR 6489, cujos resultados devem ser interpretados de modo a levar em conta as relações de comportamento entre a placa e a fundação real, bem como as características das camadas de solo infl uenciadas pela placa e pela fundação.

Métodos semi empíricos

São considerados métodos semi empíricos aqueles em que as propriedades dos materiais são estimadas com base em correlações e são usadas em teorias de Mecânica dos Solos, adaptadas para incluir a natureza semi empírica do método. Quando métodos semi empíricos são usados, devem-se apresentar justifi cativas, indicando a origem das correlações (inclusive referências bibliográfi cas). As referências bibliográfi cas para outras regiões devem ser feitas com reservas e, se possível, comprovadas.

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Métodos empíricos

São considerados métodos empíricos aqueles pelos quais se chega a uma pressão admissível com base na descrição do terreno (classifi cação e determinação da compacidade ou consistência através de investigações de campo e/ou laboratoriais). Estes métodos apresentam-se usualmente sob a forma de tabelas de pressões básicas conforme a Tabela 4, onde os valores fi xados servem para orientação inicial.Nota: Soluções melhores, técnica e economicamente, devem utilizar critérios específi cos para cada situação. Seu uso deve ser restrito a cargas não superiores a 1000 kN por pilar.

Considerações gerais

Na determinação da pressão admissível, deve-se considerar o disposto em 6.2.2.1 a 6.2.2.7.

Fundação sobre rocha

Para a fi xação da pressão admissível de qualquer fundação sobre rocha, deve-se levar em conta a continuidade desta, sua inclinação e a infl uência da atitude da rocha sobre a estabilidade. Pode-se assentar fundação sobre rocha de superfície inclinada desde que se prepare, se necessário, esta superfície (por exemplo: chumbamentos, escalonamento em superfícies horizontais), de modo a evitar deslizamento da fundação.

Pressão admissível em solos compressíveis

A implantação de fundações em solos constituídos por areias fofas, argilas moles, siltes fofos ou moles, aterros e outros materiais só pode ser feita após cuidadoso estudo com base em ensaios de laboratório e campo, compreendendo o cálculo de capacidade de carga (ruptura), e a análise da repercussão dos recalques sobre o comportamento da estrutura.

Solos expansivos

Solos expansivos são aqueles que, por sua composição mineralógica, aumentam de volume quando há um aumento do teor de umidade. Nestes solos não se pode deixar de levar em conta o fato de que, quando a pressão de expansão ultrapassa a pressão atuante, podem ocorrer deslocamentos para cima. Por isto, em cada caso, é indispensável determinar experimentalmente a pressão de expansão, considerando que a expansão depende das condições de confi namento.

Solos colapsíveis

Para o caso de fundações apoiadas em solos de elevada porosidade, não saturados, deve ser analisada a possibilidade de colapso por encharcamento, pois estes solos são potencialmente colapsíveis. Em princípio devem ser evitadas fundações superfi ciais apoiadas neste tipo de solo, a não ser que sejam feitos estudos considerando-se as tensões a serem aplicadas pelas fundações e a possibilidade de encharcamento do solo.Nota: A condição de colapsibilidade deve ser verifi cada através de critérios adequados, não se dispensando a realização de ensaios oedométricos com encharcamento do solo.

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Prescrição especial para solos granulares

Quando se encontram abaixo da cota da fundação até uma profundidade de duas vezes a largura da construção apenas solos das classes 4 a 9, a pressão admissível pode ser corrigida em função da largura B do corpo da fundação, da seguinte maneira:a) no caso de construções não sensíveis a recalques, os valores da Tabela 4, válidos para a largura de 2 m, devem ser corrigidos proporcionalmente à largura, limitando-se a pressão admissível a 2,5 o para uma largura maior ou igual a 10 m;b) no caso de construções sensíveis a recalques, deve-se fazer uma verifi cação do eventual efeito desses recalques, quando a largura for superior a 2 m, ou manter o valor da pressão admissível conforme fornecido pela Tabela 4. Paralarguras inferiores a 2 m continua valendo a redução proporcional, conforme indicado na Figura 1.

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Aumento da pressão admissível com a profundidade

Para os solos das classes 4 a 9, as pressões conforme a Tabela 4 devem ser aplicadas quando a profundidade da fundação, medida a partir do topo da camada escolhida para seu assentamento, for menor ou igual a 1 m. Quando a fundação estiver a uma profundidade maior e for totalmente confi nada pelo terreno adjacente, os valores básicos da Tabela 4 podem ser acrescidos de 40% para cada metro de profundidade além de 1 m, limitado ao dobro do valor fornecido por esta Tabela.Notas:a) Em qualquer destes casos, pode-se somar à pressão calculada, mesmo àquela que já tiver sido corrigida conforme disposto em 6.2.2.6, o peso efetivo das camadas de solo sobrejacentes, desde que garantida sua permanência.b) Os efeitos a que se referem o disposto em 6.2.2.5 e 6.2.2.6 não podem ser considerados cumulativamente se ultrapassarem o valor 2,5 o.

Prescrição especial para solos argilosos

Para solos das classes 10 a 15, as pressões conforme a Tabela 4 devem ser aplicadas a um elemento de fundação não maior do que 10 m². Para maiores áreas carregadas ou na fi xação da pressão média admissível sob um conjunto de elementos de fundação (ou a totalidade da construção), devem-se reduzir os valores da Tabela 4, de acordo com a equação abaixo:

Onde:

o = pressões básicasS = área total da parte considerada ou da construção inteira, em m².

DIMENSIONAMENTO

As fundações superfi ciais devem ser defi nidas por meio de dimensionamento geométrico e de cálculo estrutural.

Dimensionamento geométrico

Neste dimensionamento devem-se considerar as seguintes solicitações:a) cargas centradas;b) cargas excêntricas;c) cargas horizontais.

A área de fundação solicitada por cargas centradas deve ser tal que a pressão transmitida ao terreno, admitida uniformemente distribuída, seja menor ou igual à pressão admissível conforme disposto em 3.25 e 6.2.

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Diz-se que uma fundação é solicitada à carga excêntrica quando submetida a:a) uma força vertical cujo eixo não passa pelo centro de gravidade da superfície de contato da fundação com o solo;b) forças horizontais situadas fora do plano da base da fundação;c) qualquer outra composição de forças que gerem momentos na fundação.

No dimensionamento de uma fundação solicitada por carga excêntrica (V), pode-se considerar a área efetiva (A) da fundação, conforme indicado na Figura 2. Nesta área efetiva atua uma pressão uniformemente distribuída ( ), obtida pela equação:

A pressão uniformemente distribuída ( ) deve ser comparada à pressão admissível com a qual deve ser feito o dimensionamento estrutural da fundação.Para equilibrar a força horizontal que atua sobre uma fundação em sapata ou bloco, pode-se contar com o empuxo passivo, observando o disposto em 5.2 e 5.3, e com atrito entre o solo e a base da fundação. O coefi ciente de segurança ao deslizamento deve ser pelo menos igual a 1,5.

Dimensionamento estrutural

Deve ser feito de maneira a atender às NBR 6118, NBR 7190 e NBR 8800. Deve ser observado o disposto em 6.3.2.1 a 6.3.2.3.6.3.2.1 As sapatas para pilares isolados, as vigas de fundação e as sapatas corridas podem ser calculadas, dependendo de sua rigidez, como placas ou pelo método das bielas. Em qualquer dos casos deve-se considerar que:a) quando calculadas como placas, deve-se considerar o puncionamento, podendo-se levar em conta o efeito favorável da reação do terreno sob a fundação, na área sujeita ao puncionamento;

0467


b) para efeito de cálculo estrutural, as pressões na base da fundação podem ser admitidas como uniformemente distribuídas, exceto no caso de fundações apoiadas sobre rocha;c) para efeito de cálculo estrutural de fundações apoiadas sobre rocha, o elemento estrutural deve ser calculado como peça rígida, adotando-se o diagrama de distribuição mostrado na Figura 3.

Os blocos de fundação podem ser dimensionados de tal maneira que o ângulo , expresso em radianos e mostrado na Figura 4, satisfaça à equação:

Onde:

adm = tensão admissível do terreno, em Mpact = tensão de tração no concreto ( ct = 0,4 ftk ≤ 0,8 MPa)

ftk = resistência característica à tração do concreto, cujo valor pode ser obtido a partir da resistência característica à compressão (fck) pelas equações:

Notas:a) Com respeito à distribuição das pressões sob a base do bloco, aplica-se o já disposto para as sapatas.b) As vigas e placas de fundação podem ser calculadas pelo método do coefi ciente de recalque ou por método que considere o solo como meio elástico contínuo.

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DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS

Dimensão mínima

Em planta, as sapatas ou os blocos não devem ter dimensão inferior a 60 cm.

Profundidade mínima

A base de uma fundação deve ser assente a uma profundidade tal que garanta que o solo de apoio não seja infl uenciado pelos agentes atmosféricos e fl uxos d’água. Nas divisas com terrenos vizinhos, salvo quando a fundação for assente sobre rocha, tal profundidade não deve ser inferior a 1,5 m.

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Fundações em terrenos acidentados

Nos terrenos com topografi a acidentada, a implantação de qualquer obra e de suas fundações deve ser feita de maneira a não impedir a utilização satisfatória dos terrenos vizinhos.

Lastro

Em fundações que não se apoiam sobre rocha, deve-se executar anteriormente à sua execução uma camada de concreto simples de regularização de no mínimo 5 cm de espessura, ocupando toda a área da cava da fundação.

Nas fundações apoiadas em rocha, após a preparação a que se refere o disposto em 6.2.2.1, deve-se executar um enchimento de concreto de modo a se obter uma superfície plana e horizontal. O concreto a ser utilizado deve ter resistência compatível com a pressão de trabalho da sapata.

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Fundações em cotas diferentes

No caso de fundações próximas, porém situadas em cotas diferentes, a reta de maior declive que passa pelos seus bordos deve fazer, com a vertical, um ângulo como mostrado na Figura 5, com os seguintes valores:a) solos pouco resistentes: ≥ 60°;b) solos resistentes: = 45°;c) rochas: = 30°.

A fundação situada em cota mais baixa deve ser executada em primeiro lugar, a não ser que se tomem cuidados especiais.

Fundação direta tipo sapata corrida ou contínua em concreto

A NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, diz a seguir em seu item “3.70”:

“3.7 Sapata corrida”“Sapata sujeita à ação de uma carga distribuída linearmente.”São utilizadas em obras de pequena área e carga, (edícula sem laje, barraco de obras, abrigo de gás; água etc.).São empregadas para receber as ações verticais de paredes, muros, ou elementos alongados que transmitem carregamento uniformemente distribuído em uma direção (Figura 5.3.2.1).O dimensionamento deste tipo de sapata é idêntico ao de uma laje armada em uma direção. Por receber ações distribuídas, não é necessária a verifi cação da punção em sapatas corridas.

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Figura 5.3.2.1 (a,b) – Esquema de uma sapata corrida

A fórmula q = P/A, onde, q é resistência ou taxa do solo dado em kg/cm², P é o peso da parede dado por Kg, tonelada... e A é a área da fundação por metro linear, calcula-se a área mínima da fundação em sapata corrida.

Exemplo 1:Suponhamos que ter uma parede (tijolo furado, chapiscada, revertida com reboco paulista e pintada) de 4 m de altura por 0,2 m de espessura, q = 0,5 kg/cm² e o peso específi co (densidade) da parede P(esp) = 1300 km/m³.

Calculemos primeiramente o volume da parede por metro linear que é igual: V = 4 m x 0,2 m x 1m = 0,8 m³.Como estudado anteriormente, sabemos que P(esp) = P / V, isto é, P(esp) é o peso específi co ou densidade do material da parede, P é o peso da parede por metro linear e V é o volume da parede por metro linear, então P

= P(esp) x V, assim P = 1300 kg/m³ x 0,8 m³ = 1040 kg, nesse caso temos que trabalhar a favor da segurança, então multipliquemos esse valor por 1,4 (coefi ciente de segurança), o valor de P = 1456 kg (Peso da parede por metro linear).Apliquemos agora a fórmula q = P/A, o valor de A = P/q, substituindo os valores já calculados e conhecidos temos: A = 1456 kg / 0,5 kg/cm², A = 2912 cm², como a parede é calculada por metro linear (100 cm) temos A / 100 cm, assim 2912 cm²/ 100 cm = 29,12 cm, arredondando para 30 cm (a favor da segurança), temos então base da parede na forma de um retângulo de 1 m x 0,3 m.Os esforços solicitantes na sapata são considerados uniformes, mesmo para o caso da fi g. 5.3.2.1 (b) onde, de maneira aproximada, a carga do pilar dividida por a, pode ser considerada como carga uniformemente distribuída na sapata corrida. Desta forma, a análise principal consiste em estudar uma faixa de largura unitária sujeita a esforços n, m e v, respectivamente, força normal, momento fl etor e força cortante, todos eles defi nidos por unidade de largura.A fi g. 5.3.2.2 mostra a seção transversal do muro. As abas podem ter espessura constante h, ou variável (de ho a h).

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Figura 5.3.2.2 – Seção transversal de um muro ou parede

Classifi cação das sapatas em geral

A NBR 6118:2003 - Projeto de estruturas de concreto – Procedimento, classifi ca as sapatas quanto à rigidez de acordo com as seguintes expressões:

Figura 5.3.2.3 – Dimensões típicas em sapatas

Quando se verifi ca a expressão h ≥ (a – ap)/3, a sapata é considerada rígida, caso contrário, a sapata é

considerada fl exível, isto é, h < (a – ap)/3, onde a é a dimensão da sapata na direção analisada; h é a altura da

sapata; ap é a dimensão do pilar na direção em questão.

Sapatas fl exíveis

São de uso mais raro, sendo mais utilizadas em fundações sujeitas a pequenas cargas. Outro fator que determina a escolha por sapatas fl exíveis é a resistência do solo. ANDRADE (1989) sugere a utilização de sapatas fl exíveis para solos com pressão admissível abaixo de 150kN/m2 (0,15MPa).As sapatas fl exíveis apresentam o comportamento estrutural de uma peça fl etida, trabalhando à fl exão nas duas direções ortogonais. Portanto, as sapatas são dimensionadas ao momento fl etor e à força cortante, da mesma forma vista para as lajes maciças.

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A verifi cação da punção em sapatas fl exíveis é necessária, pois são mais críticas a esse fenômeno quando comparadas às sapatas rígidas.

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 fl exão, utiliza-se o método geral de bielas e tirantes. Alternativamente, as sapatas rígidas podem ser dimensionadasà fl exão da mesma forma que as sapatas fl exíveis, obtendo-se razoável precisão.

As tensões de cisalhamento devem ser verifi cadas, em particular a ruptura por compressão diagonal do concreto na ligação laje (sapata) – pilar.A verifi cação 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.A sapata corrida é um tipo de fundação de fácil execução e de baixo custo, usada em construções baixas. Pode ser executada com concreto ciclópico (concreto com pedra de mão) ou com concreto armado lançado em valas rasas escavadas manualmente no terreno. A execução segue o projeto arquitetônico, de acordo com a direção das paredes da edifi cação. O dimensionamento da sapata contínua (largura e altura) (Figura 5.3.2.4) é feito conhecendo-se as cargas atuantes nas diferentes e seções da construção e da natureza (resistência) do terreno. O cálculo para encontrar a carga atuante na edifi cação está exemplifi cado na Figura 5.3.2.5.

Figura 5.3.2.4 – Dimensionamento de uma sapata corrida de concreto ciclópico.

Figura 5.3.2.5 – Cálculo para a largura da sapata corrida

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Obs.: Nos estados do norte do Brasil, principalmente no Pará e Amapá, é rotineiro o uso de alicerce (fundação corrida sob as paredes) para pequenas obras (casas de no máximo 2 pavimentos) com aplicação de pedra de mão (pedra vermelha própria da região e quebrada fora da cava para que o resíduo resultante não vede os vazios entre elas, onde serão preenchidos com argamassa) enchendo- se toda a cava de escavação, esta cava com dimensão de 30 cm a 40 cm de largura e de 40 cm a 50 cm de profundidade, e rejuntando-se as pedras com uma argamassa bastante fl uída, chamada de agoada, no traço em volume aparente de 1:8 (cimento Portland : areia média). A mistura do rejunte (cimento, areia média e água) é preparada num balde ou lata com capacidade de 18 litros e após é lançada diretamente na cava onde as pedras já estão assente. Em seguida é feito apiloamento desse concreto ciclópico com soquetes de madeira ou metálico para garantir uma melhor coesão ou adensamento dos agregados.A fi gura 5.3.2.6 detalha as forças ou cargas que atuam numa sapata corrida e em sequência um exemplo de cálculo.

Figura 5.3.2.6 – Cargas atuantes na sapata corrida

Do projeto arquitetônico:

h1 - altura do baldrameL - largura do baldrameP1 - carga da edifi cação até a base da parede + peso próprio do baldrameP2 - peso próprio da sapata em função de sua larguraDimensionar: h2 (altura da sapata) e x (largura) - Figura 5.3.2.6 e Figura 5.3.2.7

P2 = x.1,00.h2. ; onde ” e a densidade (massa especifi ca) do material que compõe a sapata.Para o concreto ciclópico, “ ”= 1800 kg/m³.

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Figura 5.3.2.7 – Relação entre largura e altura da sapata

Cargas atuantes na sapata (kg/m)

Supondo uma casa de dois pavimentos (lajes apoiadas sobre paredes):- Telhado- Laje de forro *- Parede 2° pavimento **- Laje de piso 2° pavimento*- Parede 1° pavimento**- Laje de piso de 1° pavimento*- Baldrame- Peso próprio da sapata

* Sabendo-se o peso próprio da laje, o peso do revestimento e a sobrecarga atuante (dependendo da função do cômodo), calcular as reações de apoio em cada bordo das lajes.** Parede de 0,5 vez, bloco vazado 10 x 20 x 20 (cm):

P (parede) = ( Hp.0,10.1,00). Hp - pé direito

- peso especifi co da alvenaria = 1600 kg/m3

Peso próprio da sapata

Para dimensionamento da sapata, adotar inicialmente uma altura (50 cm), calcular seu peso próprio e fazer depois a verifi cação da altura adotada.

Exemplo 2:

Calcular a largura da sapata da fi gura a seguir (Figura 5.3.2.8), considerando uma carga de edifi cação de 8000 kg/m (já considerando o peso do baldrame) e um terreno com taxa de resistência “r” igual a 0,9 kg/cm². A sapata será executada em concreto ciclópico, que pesa 1800 kg/m³.

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Figura 5.3.2.8 – Largura da sapata (valor de x)

P2 = peso próprio da sapata (P2 = x.1,00.h2. )P2 = x.0,50.1800 = 900x r.x = P1+P29000.x = 8000 + 900.x8100.x = 8000 x = 0,98mVerifi cacao da Altura:h = 0,5 (0,98 - 0,25)h = 0,36 m.

Exemplo 3:

Figura 5.3.2.9 – Croqui do carregamento das lajes

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Seção A: Cargas em Kg/m

- Lajes de forro, 2° piso, 1° piso, telhado = 6786 kg/m- Parede 2° pavimento (3,00.1,00.0,15).1600 = 720 kg/m- Parede 1° pavimento (3,00.1,00.0,15).1600 = 720 kg/m- Baldrame (0,15.0,40.1,00).1800 = 108 kg/mTotal = 8334 kg/m

Do projeto:

Figura 5.3.2.10 – Croqui do detalhe da sapata do projeto

Adotar:- Pé direito dos dois pavimentos = 3,00 m- Espessura das paredes internas = 0,15 m- Espessura das paredes externas = 0,25 m

- (alv) = 1600 kg/m³- (concreto ciclópico) = 1800 kg/m³- r = 1,2 kg/cm² P1 = 8334 kg/mP2 = 0,50.x.1800 = 900x (P2 = x.1,00.h2. )r.x = P1 + P2r.x = 8334 + 900.x12000.x = 8334 + 900.xx = 8334/11100 = 0,75 m

Verifi cação da altura:h = 0,5(0,75 - 0,15)h = 0,30 m.

Exemplo 4:

Para uma edifi cação auto “portante”, onde as cargas verticais são transmitidas às fundações através das alvenarias “portantes”, avalie os dados abaixo, dimensione e detalhe sua fundação, admitindo-se que possa ser superfi cial.

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Dada a sapata corrida submetida a ação uniformemente distribuída de acordo com a fi gura 5.3.2.11, calcular e detalhar as armaduras de acordo com os dados abaixo.

Figura 5.3.2.11 – Croqui do detalhe da sapata

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Dados do projeto:

solo, adm = 100 kN/m2; (1 kgf/cm²)Concreto: Fck = 20 MPAAço: CA-50Cobrimento: 4,0 cm(g + q)k = 100 kN/m; (10.000 Kgf/m)a = 25 cm

Determinação das dimensões da sapata em planta:

Como a sapata é corrida, adota-se uma faixa de 1,0 m para efetuar o dimensionamento, extrapolando-se os resultados para o comprimento total da sapata. Para levar em conta o peso próprio da sapata, majora-se a ação atuante em 5%.Portanto, o carregamento total nominal é igual a:(g + q)total = 105 kN/m; (10.500 kgf/m)A área da base da sapata, na faixa de 1,0m, é dada por:A = a x 1 (m2) , onde “a” é a largura da sapata.Com base na pressão admissível do solo, calcula-se a largura necessária à sapata:A = (g + q) total / solo,adm

A = (10.500 kgf) / (1 kgf/cm²) = 10.500 cm² = 10.500 x 0,0001 m² = 1,05 m². A = a x 1, então a = 1,05 m² x 1 = 1,05 m²A altura da sapata é determinada de acordo com a rigidez que se pretende impor a ela. Como o solo possui resistência relativamente baixa, (tensão admissível menor que 150 kN/m² = 1,50 kgf/cm²), é aconselhável adotar sapata fl exível.h ≤ (a – ao) / 3 ≤ (1,05 m – 0,25 m) / 3 = 0,27 mPortanto, a altura da sapata, para que esta seja fl exível, deve ser no máximo de 26,7cm. Por outro lado, a altura h0 na extremidade da base da sapata não deve ser menor que 15 cm. Analisando o intervalo em que se pode variar a altura da sapata na seção (entre 15cm e 26,7cm), pode ser conveniente adotar no projeto uma altura constante, pois a diferença entre h e h0 não é grande. Logo será adotado:

h = h0 = 25 cm

Em função do cobrimento requerido, será adotada nos cálculos como altura útil média, d = 20 cm.

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Algumas imagens de sapatas corridas e dicas importantes

Figura 5.3.2.1.1 – Esquema de uma sapata corrida sob parede de alvenaria

Figura 5.3.2.1.2 – Escavação, forma e armadura da sapata corrida

Figura 5.3.2.1.3 – Cura do concreto da sapata corrida

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Figura 5.3.2.1.4 – Baldrame (sapata corrida)

Se você encontrar solo fi rme até uma profundidade de 60 cm, você pode abrir uma vala e fazer o baldrame diretamente sobre o fundo dela (Figura 5.3.2.1.4). Você pode fazer baldrame de blocos ou de concreto (Figuras 5.3.2.1.5 e 5.3.2.1.6).Não deixe de fazer a impermeabilização para evitar que a umidade “suba” pelas paredes de sua casa (Figuras 5.3.2.1.5 e 5.3.2.1.6).

Figura 5.3.2.1.4 – Esquema de execução de sapata corrida em bloco de concreto

Figura 5.3.2.1.4 – Esquema de execução de sapata corrida em concreto

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Fundação direta ou superfi cial tipo sapata corrida em alvenaria

É importante conhecer esse tipo de alicerce, pois foram muito utilizados nas construções antigas e se faz necessário esse conhecimento no momento das reformas e reforços dos mesmos. As etapas de execução são:a) Abertura de vala• Profundidade nunca inferiores a 40 cm• Largura das valas:- parede de 1 tijolo = 45 cm- parede de 1/2 tijolo = 40 cm• Em terrenos inclinados, o fundo da vala é formado por degraus (Figura 5.3.3.1), sempre em nível.• Mantendo-se o valor “h” em no mínimo 40 cm e h1, no máximo 50 cm.

Figura 5.3.3.1 - Detalhe do nivelamento do fundo da vala

b) ApiloamentoSe faz manualmente com soquete (maço) de 10 à 20 kg, com o objetivo unicamente de conseguir a uniformização do fundo da vala e não aumentar a resistência do solo.

c) Lastro de concretoSobre o fundo das valas devemos aplicar uma camada de concreto magro no traço em volume aparente de 1:3:6 ou 1:4:8 (cimento, areia grossa e pedra 2 e 3 ou seixo) e espessura mínima de 5 cm com a fi nalidade de:• Diminuir a pressão de contato visto ser a sua largura maior do que a do alicerce;• Uniformizar e limpar o piso sobre o qual será levantado o alicerce de alvenaria.

d) Alicerce de alvenaria (assentamento dos tijolos)• Ficam semi embutidos no terreno;• Tem espessuras maiores do que a das paredes sendo:- paredes de 1 tijolo - feitos com tijolo e meio.- paredes de 1/2 tijolo - feitos com um tijolo.• Seu respaldo deve estar acima do nível do terreno, a fi m de evitar o contato das paredes com o solo;• O tijolo utilizado é o maciço queimado ou requeimado;• Assentamento dos tijolos é feito em nível;• Argamassa de assentamento é de cimento e areia traço 1:4.

e) Cinta de amarraçãoÉ sempre aconselhável a colocação de uma cinta de amarração no respaldo dos alicerces. Normalmente a sua ferragem consiste de barras “corridas”, no caso de pretender a sua atuação como viga deverá ser calculada a

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ferragem e os estribos. Sobre a cinta será efetuada a impermeabilização.Para economizar formas, utiliza-se tijolos em espelho, assentados com argamassa de cimento e areia traço 1:3.A função das cintas de amarração é “amarrar” todo o alicerce e distribuir melhor as cargas, não podendo contudo serem utilizadas como vigas.

f) Reaterro das valasApós a execução da impermeabilização das fundações, podemos reaterrar as valas. O reaterro deve ser feito em camadas de no máximo 20 cm bem compactadas.

g) Tipos de alicerces para construção simples

Figura 5.3.3.2 - Sem cinta de amarração (Borges, 1972)

Figura 5.3.3.3 – Parede de 1 tijolo, com cinta de amarração (Borges, 1972)

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Figura 5.3.3.4 – Parede de 1/2 tijolo, com cinta de amarração (Borges, 1972)

Obs. Para manter os ferros corridos da cinta de amarração na posição, devem ser usados estribos, espaçados de mais ou menos 1,0m. A função desses estribos é somente posicionar as armaduras.

Sapatas Isoladas

São fundações de concreto simples ou armado (Figura 5.3.4.1). As sapatas de concreto simples (sem armaduras), possuem grande altura, o que lhes confere boa rigidez. Também são denominadas de Blocos.As sapatas de concreto armado, podem ter formato piramidal ou cônico, possuindo pequena altura em relação a sua base, que pode ter forma quadrada ou retangular (formatos mais comuns).Essa fundação é usada também em terrenos que apresentam uma boa taxa de trabalho e quando a carga a ser distribuída é relativamente pequenaA NBR 6122 – Projeto e execução de fundações, diz a seguir em seu item “3.20”:

“3.2 Sapata”“Elemento de fundação superfi cial de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego da armadura. Pode possuir espessura constante ou variável, sendo sua base em planta normalmente quadrada, retangular ou trapezoidal.”

Figura 5.3.4.1 – Esquema de uma sapata isolada

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Figura 5.3.4.2 – Profundidade de assentamento da sapata

A profundidade de assentamento da fundação em relação à superfície do terreno é menor que duas vezes a menor dimensão da base da fundação. Ou seja, de acordo com a fi gura, sendo B a menor dimensão da base, temos: D < 2B. Sendo “B” a menor dimensão da sapata.

Rigidez da sapata

Pela relação entre suas dimensões, uma sapata pode ser rígida ou fl exível. Em MONTOYA [1973], diz-se que a sapata é fl exível, quando l > 2h e rígida quando l ≤ 2h (Figura 3.3.4.3). A rigidez infl ui, principalmente, no processo adotado para determinação das armaduras.Um outro fator determinante na defi nição da rigidez da sapata é a resistência do solo. Para baixas tensões indica-se sapata fl exível, e para tensões maiores sapata rígida. ANDRADE [1989] sugere a utilização de sapatas fl exíveis para solos com tensão admissível abaixo de 150 kN/m2.

Figura 5.3.4.3 – Dimensões da sapata

Nas sapatas fl exíveis, o comportamento estrutural é de uma peça fl etida, devendo-se, além de dimensionar a peça para absorver o momento fl etor, verifi car o cisalhamento oriundo da força cortante e o puncionamento. Já nas sapatas rígidas não é necessária a verifi cação da punção.

Detalhes e disposições construtivas

A base de uma fundação tipo sapata isolada deve ser assente a uma profundidade (Profundidade mínima hmin > 1,5 m em divisa e hmin = 0,80 m em geral, porém é necessário o cálculo) tal que garanta que o solo de apoio não seja infl uenciado pelos agentes atmosféricos e fl uxos d’água. Na divisa com terrenos vizinhos, salvo

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quando a fundação for assente sobre rocha, tal profundidade não deve ser inferior a 1,5m. Na escolha do nível da base da sapata, devem ser considerados os seguintes fatores:a) altura da sapata;b) altura dos baldrames;c) difi culdades de execução das formas e das concretagens;d) necessidade de espaço acima das sapatas para passagem de dutos, pisos rebaixados, etc;e) profundidade da camada de solo de apoio; f) volume de terra resultante das escavações; g) presença de água subterrânea;h) necessidade de aumentar as cargas permanentes.

A altura da sapata pode ser variável, linearmente decrescente, da face do pilar até a extremidade livre da sapata, proporcionando uma economia no volume de concreto. No entanto, a altura h0 (Figura 5.3.4.3) é limitada a um valor tal, que o cobrimento seja sufi ciente nas zonas de ancoragem, e no mínimo 15 cm, e o ângulo das superfícies laterais inclinadas do tronco de pirâmide não difi culte a concretagem. Segundo MONTOYA [1973] este ângulo não deve ultrapassar 30°, que corresponde aproximadamente ao ângulo do talude natural do concreto fresco.As sapatas de altura constante são mais fáceis de construir, mas como o consumo de concreto é maior; são indicadas quando há a necessidade de um volume elevado para aumentar o peso próprio e para sapatas de pequenas dimensões.No caso de sapatas de altura variável, no topo da sapata deve existir uma folga para apoio e vedação da fôrma do pilar.No caso de sapatas próximas, porém situadas em cotas diferentes, a reta de maior declive que passa pelos seus bordos deve fazer, com a vertical, um ângulo como mostrado na fi gura 5.3.4.4, com os seguintes valores:• solos pouco resistentes: ≥ 60°;• solos resistentes: = 45°;• rochas: = 30°;

A fundação situada em cota mais baixa deve ser executada emprimeiro lugar, a não ser que se tomem cuidados especiais.

Figura 5.3.4.4 – Fundações próximas, mas em cotas diferentes NBR 6122

Deve ser executada uma camada de concreto simples de 5 a 10 cm, ocupando toda a área da cava da fundação. Essa camada serve para nivelar o fundo da cava, como também serve de fôrma da face inferior da sapata.Em fundações apoiadas em rocha, após o preparo da superfície (chumbamento ou escalonamento em superfícies horizontais), deve-se executar um enchimento de concreto de modo a se obter uma superfície plana e horizontal, nesse caso, o concreto a ser utilizado deve ter resistência compatível com a pressão de trabalho da sapata.

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O cobrimento utilizado para as sapatas deve ser igual ou maior que 5 cm, visto que se encontram num meio agressivo. Em terrenos altamente agressivos aconselha-se executar um revestimento de vedação.

Dimensionamento geométrico de sapatas

As dimensões em planta necessárias para uma sapata isolada são obtidas a partir da divisão da ação característica total do pilar pela tensão admissível do terreno. Para levar em conta o peso próprio da fundação, deve-se considerar um acréscimo nominal na ação do pilar. Esse acréscimo pode ser de 5% para sapatas fl exíveis e 10% no caso das sapatas rígidas.A tensão estrutural é dada pela fórmula = P/A, onde é a tensão estrutural, P é a carga total proveniente do pilar, mais peso próprio da sapata, e A a área mínima de trabalho da sapata.

A tensão de ruptura do solo é dada pela fórmula r = adm x Fs ou adm = r / Fs, onde r é a tensão limite ou de ruptura do solo e Fs fator ou coefi ciente de segurança, geralmente usado 1,4.Deve-se comparar a tensão estrutural com a tensão admissível do solo, sendo que a estrutural deve ser menor que a de ruptura do solo em função do coefi ciente de segurança normativo para cada caso, aí o conceito de tensão admissível do solo. A tensão estrutural não poderá ser maior que a admissível do solo.Segundo ALONSO [1983], conhecida a área da superfície de contato, a escolha do par de valores a e b (Figura 5.3.4.5), para o caso de sapatas isoladas, deve ser feita de modo que:a) o centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de aplicação da ação do pilar;b) a sapata não deverá ter nenhuma dimensão menor que 60 cm;c) sempre que possível, a relação entre os lados a e b deverá ser menor ou, no máximo, igual a 2,5;d) regularmente, os valores a e b devem ser escolhidos de modo que os balanços lx da sapata, em relação às faces do pilar, sejam iguais nas duas direções.

Figura 5.3.4.5 – Dimensões de uma sapata em planta

Em consequência do item d, a forma da sapata fi ca condicionada à forma do pilar; caso não existam limitações de espaço, podem ser distinguidos três casos:

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1° Caso: Pilar de seção transversal quadrada (ou circular).

Neste caso, quando não existe limitação de espaço, a sapata mais indicada deve ter em planta seção quadrada, cujo lado é igual a:

Onde Fv é a ação vertical do pilar e adm a tensão admissível do solo.

2° Caso: Pilar de seção transversal retangular.Neste caso, com base na fi gura 5.3.4.5, quando não existe limitação de espaço, pode-se escrever:

Para um dimensionamento econômico, consideram-se os balanços iguais nas duas direções, portanto:

Com esta condição, as seções de armaduras resultam aproximadamente iguais nas duas direções.

3°Caso: Pilar de seção transversal em forma de L, Z, U etc.

Este caso recai facilmente no caso anterior ao se substituir a seção transversal do pilar por uma seção retangular equivalente, circunscrita à mesma, e que tenha seu centro de gravidade coincidente com o centro de ação do pilar em questão (Figura 5.3.4.6).

Figura 5.3.4.6 – Pilar de seção transversal em forma de “L”

A seguir dados de outras literaturas também válidas para sapatas isoladas (Figura 5.3.4.7):

0489


Figura 5.3.4.7 – Esquema de uma sapata isolada

Tensão estrutural

Figura 5.3.4.8 – Sapata isolada - dimensões em planta

Manipulando os termos, chega-se a uma equação de segundo grau, tendo como variável a dimensão “a”:

0490


Tomando somente as raízes positivas:

Em resumo, conhecendo as dimensões da seção do pilar e a área da base da sapata, obtida com base na pressão admissível do solo, determina-se as dimensões em planta da sapata com o critério dos balanços iguais.Evidentemente, podem existir situações em que não seja possível aplicar o critério dos balanços iguais, como por exemplo, quando existir interferência com as fundações vizinhas. Neste caso, as dimensões a e b da sapata devem ser escolhidas de modo a respeitar a tensão admissível do solo.

Altura da sapata

Figura 5.3.4.9 – Sapata isolada - altura

Tabela 1 - Defi nição da altura das sapatas

0491


Tabela 2 - Comprimento de ancoragem em função do diâmetro - NBR 6118:2003

Passos para execução (Figura 5.3.4.10 e Figura 5.3.4.11)

- Abertura das cavas;- Esgotamento de agua, se for o caso;- Apiloamento do fundo;- Lancamento de concreto magro no fundo;- Posicionamento das formas;- Posicionamento da armadura do fundo;- Posicionamento da armadura do pilar - localização do eixo pela tabeira de locação da obra;- Concretagem;- Retirada de formas apos o endurecimento do concreto;- Cura do concreto.

0492


Figura 5.3.4.10 – Execução de sapatas isoladas - vista vertical

0493


Outras literaturas também informam sobre a sapata isolada conforme fi guras 5.3.4.12 e 5.3.4.13.

0494


Figura 1.1

A fi gura 5.3.4.13 mostra seções transversais usuais de sapatas de base retangular. As abas podem ter espessura constante h, ou variável (de ho a h).

Figura 1.2

0495


É desejável, também, que ca = cb para equalizar a resistência das abas à fl exão, isto é, ca se aproximadamente igual a cb.

Detalhe genérico da sapata isolada (Figura 5.3.4.14)

Figura 5.3.4.14 – Detalhe genérico de uma sapata não circular

Exercício de aplicação

Para uma sapata isolada, ou seja, suportando somente a carga de um pilar centralizado temos:Obs.: Sapatas isoladas quadradas ou retangulares

S é a área da base da sapata (A x B)P é carga do pilar

s é tensão admissível do solo1,05 é coefi ciente de segurança que leva em conta o peso próprio da sapata.

Para determinar as dimensões da sapata temos em primeira aproximação:

0496


Dados:Carga do pilar: P = 120tfDimensões do pilar:a = 0,80 m b = 0,20 mTensão admissível do solo = s = 2,0 kgf/cm² ou 20tf/m².

Resolução:

OK, os valores de A, B, são múltiplos de 5 cm.

Verifi cação:

A x B ≥ S = 2,80m x 2,20m = 6,16m² < S

Portanto ajustar dimensões:

Passando primeiramente A para 2,85m temos: A x B = 2,85m x 2,20m = 6,27m2 < S

Devemos ajustar as dimensões novamente:

Passando B para 2,25m:A x B = 2,85m x 2,25m = 6,41m2 > S

Então a sapata terá as seguintes dimensões (Figura 5.3.4.150:

Figura 5.3.4.15 – Dimensões calculadas da sapata do exercício

0497


Em seguida mostra-se uma sequência de imagens de execução de sapatas em obras.

Figura 5.3.4.16 – Vista de obra de fundação por sapatas

Figura 5.3.4.17 – Detalhe da armadura e gabarito de sapata isolada

Figura 5.3.4.18 – Detalhe da armadura e gabarito de sapatas de divisa

0498


Figura 5.3.4.19 – Detalhe da sapata concretada

Figura 5.3.4.19 – Detalhe da Concretagem da sapata

Figura 5.3.4.19 – Detalhe da sapata concretada

0499


Anotações

1000448

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Colaborador:

Engenheiro Civil e Engenheiro de Segurança no Trabalho - Prof. Francisco Pedro Vieira da Silva

mestre de obras4_trabalhos em terras e fundações

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