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Tipos de fundação

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  • UNIFEB 2479 Fundaes (2010) 1

    FACULDADES INTEGRADAS EINSTEIN DE LIMEIRA Curso de Graduao em Arquitetura e Urbanismo

    Prof.: Jos Antonio Schiavon, MSc. NOTAS DE AULA (texto baseado no curso de Fundaes da EESC-USP)

    AULA: Tipos de Fundaes

    Objetivo: Apresentar os principais tipos de fundao e os mtodos correntes de execuo de fundaes no Brasil.

    1) Definio Costumeiramente diz-se que os tipos mais comuns de fundao so sapatas, estacas e tubules. Nessa afirmao confunde-se a fundao com o prprio elemento estrutural de fundao, o que se v inclusive na NBR 6122/96.

    Obviamente, uma estaca pr-moldada de concreto, por exemplo, antes de ser cravada no solo no uma fundao, apenas um elemento estrutural de fundao. Por isso, neste curso, preferimos definir uma fundao como sendo um sistema composto por duas partes: o elemento estrutural de fundao (sapata, estaca e tubulo) e o macio geotcnico (solo e rocha) envolvido.

    2) Classificao H diferentes formas de agrupar os vrios tipos de fundao. Uma delas leva em conta a profundidade da ponta ou base do elemento estrutural de fundao, caracterizando dois grandes grupos: as fundaes rasas ou superficiais e as fundaes profundas.

    A forma preferida neste curso para classificar as fundaes considera o modo de interao do seu elemento estrutural com o macio geotcnico. Se a carga for transmitida ao macio unicamente pela base do elemento estrutural de fundao, temos a chamada fundao direta, cujo exemplo tpico so as fundaes por sapatas.

    J no caso de ocorrer transferncia de carga para o macio pela base e por adeso ou atrito lateral ao longo do fuste do elemento estrutural de fundao, temos uma fundao por estacas ou por tubules. Em Portugal, diz-se fundao indireta, terminologia que no se usa no Brasil.

    Contudo, na prtica profissional brasileira de projeto de fundaes por tubules, prevalece a tradio de no contar com a parcela de resistncia lateral que se desenvolve ao longo do fuste, supondo-a nula ou apenas o suficiente para equilibrar o peso prprio do tubulo. Em certas situaes, essa parcela realmente nula, como, por exemplo, nos tubules pneumticos com camisa de concreto armado, moldada in loco, em que, pelo processo executivo, o solo lateral fica praticamente descolado do fuste. Nessa tradio de projeto de fundaes por tubules, conta-se apenas com a parcela de resistncia da base, semelhana do caso de fundaes por sapatas.

    A ausncia de resistncia lateral, mesmo que por mera hiptese de clculo, justifica a opo feita neste curso por classificar as fundaes por tubules como fundaes diretas, diferentemente do que estabelece a NBR 6122/96. Essa norma reserva a nomenclatura de fundaes diretas apenas para as rasas ou superficiais, como as fundaes por sapatas, por exemplo.

    No consideramos a profundidade como fator determinante para classificao porque as sapatas podem ser profundas, se houver subsolos, enquanto certas estacas podem ser bem curtas, se construes de pequeno porte. O importante que nas fundaes diretas, independentemente da profundidade da base do elemento estrutural, conta-se somente com a resistncia de base. J nas fundaes por estacas, tambm independentemente da profundidade, includa a resistncia por

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    atrito lateral, fazendo com que, na grande maioria dos casos, as fundaes por estacas exibam ambas as parcelas de resistncia (por ponta e por atrito lateral).

    No projeto de fundaes por estacas, essas parcelas de resistncia so transformadas em fora, pois adotada uma bitola de estaca e previsto o seu comprimento, a geometria do elemento estrutural de fundao fica definida (rea da ponta e rea da superfcie lateral). Assim, o projeto conduzido na filosofia de carga admissvel, em unidades de fora.

    J nas fundaes por sapatas, no incio a rea da base de cada sapata uma das incgnitas, o que dificulta transformar tenso em fora. Por isso o projeto emprega a filosofia de tenso admissvel, obviamente em unidades de tenso. Depois de determinada a tenso admissvel que calculada a rea da base de cada sapata e, conseqentemente, as suas dimenses em planta.

    No caso de fundaes por tubules, a prtica de projeto prefere trabalhar com tenso admissvel, semelhana das sapatas e pelo mesmo motivo. Essa prtica contraria a NBR 6122/96, que preconiza a filosofia de carga admissvel para projetos de fundaes por tubules. Neste curso, optamos pela filosofia de tenso admissvel para de fundaes por tubules, sobretudo nas etapas de escolha do tipo de fundao e de anteprojeto. Entretanto, nas verificaes finais de projeto, pelo menos para os pilares mais carregados, recomendamos o clculo por carga admissvel, considerando-se a resistncia por atrito lateral. Principalmente no caso de tubules mais longos (ou mais profundos), a resistncia por lateral pode ter contribuio importante, gerando recalques menores do que os previstos pela filosofia de tenso admissvel.

    3. Fundaes Diretas

    3.1. Fundaes por Blocos

    So elementos de apoio construdos de concreto e caracterizados por uma altura relativamente grande, necessria para que trabalhem essencialmente compresso. Normalmente os blocos assumem a forma de um bloco escalonado, ou pedestal, ou de um tronco de cone.

    Figura 1 - Blocos de fundao.

    Figura 2 Bloco em alvenaria.

    Os blocos em tronco de cone, ainda que no reconhecidos como tais, so muito usados, constituindo-se na realidade em tubules a cu aberto curtos. Portanto, a altura H de um bloco calculada de tal forma que as tenses de trao atuantes no concreto possam ser absorvidas pelo mesmo, sem necessidade de armar o piso da base.

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    Os alicertes, tambm denominados de blocos corridos, so utilizados na construo de pequenas residncias e suportam as cargas provenientes das paredes resistentes, podendo ser de concreto, alvenaria ou de pedra.

    Figura 3 Exemplos de blocos corridos.

    3.2. Fundaes por Sapatas

    As sapatas constituem uma espcie base de concreto armado para cada pilar. O terreno escavado para concretar essa base alargada que tem a funo de transmitir ao macio ao solo ou rocha uma tenso inferior tenso atuante na seo transversal do pilar. Por exemplo, para reduzir a tenso de 6 MPa (no pilar) para 0,3 MPa (no terreno), a sapata dever ter uma rea 20 vezes maior que a do pilar.

    Figura 4 - Exemplo de sapatas

    As sapatas isoladas, uma para cada pilar, geralmente constituem um tronco de pirmide, com base quadrada, retangular ou trapezoidal. Na maioria dos casos, a tenso mdia no contato sapata-solo da ordem de 0,1 a 0,5 MPa. Considerando que as sapatas mais comuns tm rea de 3 a 10 m, a carga atuante num pilar apoiado numa sapata da ordem de 300 a 5.000 kN.

    Alm das sapatas isoladas, h as sapatas corridas e as sapatas associadas. Ao longo de uma parede, em construes no estruturadas, pode-se conceber uma sapata corrida, cujo comprimento muitas vezes maior que a largura. J no caso de pilares muito prximos entre si, pode-se utilizar a soluo de uma sapata associada, que serve de base nica para vrios pilares, como pode ser o caso, por exemplo, da regio de elevadores em edifcios residenciais.

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    Figura 5 - Tipos de sapatas.

    As sapatas de pilares situados junto divisa doincluir uma viga alavanca vinculada a um

    Se o conjunto das sapatas isoladasprojeto deve ser alterado para umainclinados de Santos.

    3.3. Fundaes por Tubules

    Os tubules tambm constituemprofundidades bem mais significativas do que as sapatas.

    Aps a escavao do fuste, de seo circular, procedecircular, mas s vezes na forma detubules de pilares prximos entre si).

    Tipos de sapatas.

    Figura 6 Sapatas associadas.

    As sapatas de pilares situados junto divisa do terreno so excntricas. Desta forma necessrio uma viga alavanca vinculada a um pilar central prximo, para se obter o devido equilbrio.

    Figura 7 Sapatas de divisa.

    isoladas de um edifcio for ocupar mais de 2/3 da projeto deve ser alterado para uma fundao por radi, como foi o caso, por

    constituem uma espcie de base nica para cada mais significativas do que as sapatas.

    seo circular, procede-se o alargamento da base, tambm de seo de falsa elipse (para tubules de pilares junto divisa do terreno ou

    tubules de pilares prximos entre si).

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    Sapatas associadas.

    . Desta forma necessrio o devido equilbrio.

    rea de construo, o exemplo, dos prdios

    pilar, mas atingindo

    se o alargamento da base, tambm de seo de pilares junto divisa do terreno ou

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    Antes da concretagem, um engenheiro de fundaes deve descer em cada tubulo para inspecionar a base. Com um penetrmetro manual ou uma barra de ao verifica se a resistncia do solo, na cota de apoio, compatvel com a especificada no projeto. E a libera-se para concretagem ou exigido uma escavao mais profunda. Esse procedimento acaba constituindo o fator diferencial dos tubules em relao a certos tipos de estacas escavadas.

    Figura 8 - Tubulo escavado at sua base..

    Figura 9 Esquema de um tubulo.

    Nos casos mais comuns, a tenso transmitida ao solo pela base de um tubulo da ordem de 0,3 a 0,6 MPa. Considerando reas de base mais freqentes de 3 a 12 m2 , a carga atuante num tubulo da ordem de 1.000 a 7.000 kN.

    O tubulo pode ser executado sem ou com revestimento, de ao ou de concreto. O revestimento de ao (camisa metlica) pode ser perdido ou recuperado, mas o de concreto sempre moldado in loco e constitui parte integrante do tubulo.

    H dois tipos de tubulo. Se a base ficar apoiada acima do nvel dgua, opta-se pela execuo do tubulo a cu aberto. Se for necessrio escavar alm do nvel dgua, tem-se o tubulo a ar comprimido ou p