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Universidade Federal do Paraná Disciplina: Construçã o Civil II

Departamento de Construção Civil

Prof. Dr. Marcelo Medeiros Re. Prof. J osé de Almendra Freitas Jr. 1

• INTRODUÇÃO• FUNDAÇÕES DIRETAS

FUNDAÇÕES

Versão 2013Versão 2013




Fundações: O que são?

• São elementos estruturais cuja função é a transferência de cargas da estrutura para a camada resistente de solo

IMPORTÂNCIAESTRUTURAL!!!




Fundações

• 4 a 10% do custo global e podem chegar a 20%.

IMPORTÂNCIA ECONÔMICA!!!Podem inviabilizar o

empreendimento




Fundações: Classificação

Quanto à transmissão das cargas:• Fundações Diretas• Fundações Indiretas

As fundações se classificam em diretas e indiretas, de acordo com a forma de transferência de cargas

da estrutura para o solo onde ela se apóia.




Fundações: ClassificaçãoQuanto à transmissão das cargas:• Fundações Diretas

– Aquelas em que a transmissão da carga para o solo

é feita preponderantemente pela base.

Ferragem Estrutura

Sapata

Lastro deconcreto magro





Quanto à transmissão das cargas:

• Fundações DiretasA transmissão das cargas é feita através da base do elemento estrutural da fundação, considerando apenas o apoio da peça sobre a camada do solo, sendo desprezada qualquer outra forma de transferência das cargas. (BRITO, 1987).






• Fundações Indiretas

– Aquelas em que a transmissão da

carga para o solo é feita

preponderantemente pela superfície

lateral.Atrito lateral






• Fundações Indiretas– São aquelas que transmitem as cargas por

efeito de atrito lateral do elemento estrutural com o solo e por efeito de ponta.






• Fundações Indiretas– As fundações indiretas são sempre

profundas, devido a forma de transmissão de cargas ao solo (atrito lateral) que exige grandes dimensões dos elementos de fundação.





Quanto à profundidade da cota de apoio• Rasas• Profundas




Fundações: ClassificaçãoQuanto à profundidade da cota de apoio• Fundações Rasas

Exemplo: • Sapatas• Laje Radier• Blocos de fundação

Aquelas em que a cota de apoio estáem até 2 m de profundidade




Fundações: ClassificaçãoQuanto à profundidade da cota de apoio• Fundações Profundas

– Aquelas em que a cota de apoio está abaixo de 2 m de profundidade

Exemplo:• Estacas




Fundações: ClassificaçãoQuanto à profundidade da cota de apoio• Fundações Profundas: Quando usar?

– Solos superficiais pouco resistentes e/ou cargas estruturais elevadas

– Solos superficiais sujeitos a erosão




Fundações: ClassificaçãoQuanto à profundidade da cota de apoio• Fundações Profundas: Quando usar?

– Fundações em locais alagados ou abaixo do nível NA freático

– Possibilidade de escavações futuras próximas ao local




Quadro resumo

Fundações diretas rasasSapatas

CorridaIsolada

AssociadaAlavancada

RadiersFundações diretas profundas Tubulões A céu aberto

Com ar comprimido

Fundações indiretas

Estaca de concreto moldada in loco

BrocaEscavada

Hélice contínuaBarrete/Estacão

StraussFrank

Estacas pré-fabricadasem concreto pré-moldado

Estaca de açoEstaca de madeira




Sondagem SPT ou à percussão ou sondagem de simples, éum processo de exploração do subsolo, para se obter

subsídios que colaboram para definir o tipo e dimensionamento das fundações.

SPT (Standard Penetration Test)





O ensaio consiste na cravação no solo, de um cilindro amostrador, através de golpes de um martelo (65 kg de

massa), solto em queda livre de 75 cm altura.

São anotados os números de golpes necessários para a cravação do amostrador em três trechos consecutivos

de 15 cm.

O valor da resistência à penetração (NSPT) consiste no número de golpes aplicados na cravação dos 30 cm

finais.

NBR 6484 - Execução de Sondagem de Simples Reconhecimento dos Solos




Solo resistente (15 golpes) a +- 10m profundidade

Indicação para fundações profundas






Solo resistente (15 golpes) a +- 1,5 m profundidade

Indicação para fundações rasas.





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Fundações diretas rasas





• Blocos e alicerces– Este tipos de fundações são utilizados

quando há atuação de pequenas cargas, ligados por vigas denominadas baldrames.




Fundações diretas rasas• Blocos:

– São elementos estruturais de grande rigidez, ligados por vigas baldrames.

Bloco de alvenaria de tijolos





Bloco corrido ou alicerce em

alvenaria de tijolos

• Blocos:– Suportam predominantemente esforços de

compressão simples provenientes das cargas dos pilares.





• O que isso significa?

não tem a necessidade de armação.Blocos e alicerces





• Blocos:– Eventuais esforços de tração são absorvidos

pelo próprio material do bloco.

– Geralmente, usa-se blocos quando a profundidade da camada resistente do solo está entre 0,5 e 1,0 m de profundidade.

(BRITO, 1987).




Fundações diretas rasas• Blocos:

– Concreto simples

– Alvenaria de tijolos comuns– Pedra de mão (argamassadas ou não)

Bloco de alvenaria de tijolos





– Faces: verticais, inclinadas ou escalonadas

– Altura: relativamente grande (necessário para que trabalhem essencialmente à compressão).

– Planta: seção quadrada, retangular, triangular ou mesmo poligonal.

• Blocos:




Fundações diretas rasas• Alicerces:

– São também denominado de blocos corridos

– Utilizados em construções de pequenas cargas provenientes de paredes estruturais.

Alicerce de pedras de mão

argamassadas




Fundações diretas rasas• Alicerces:

– Podem ser de:• Concreto

• Alvenaria

• Pedra





• Blocos e alicerces– Escavação

• Cuidado: verificar se há formigueiros e raízes de árvores no momento desta atividade.

– Compactação a camada do solo resistente (apiloamento do fundo)

– Colocação de um lastro de concreto magro• > 9 MPa • 5 a 10 cm

Seqüência executiva

`(baixo consumo de cimento)




Fundações diretas rasas• Blocos e alicerces

– Execução do embasamento• Concreto• Alvenaria• Pedra

– Construção de cinta de amarração (concreto armado)

• Finalidade: absorver esforços não previstos, suportar pequenos recalques, distribuir o carregamento e combater esforços horizontais.






• Blocos e alicerces– Camada de impermeabilização

• Finalidade: Evitar a subida de umidade por capilaridade para a alvenaria de elevação.

• Deve-se evitar descontinuidades que poderão comprometer seu funcionamento.






• Blocos e alicerces– Camada de impermeabilização

• São comuns:– Argamassa polimérica

– Emulsão asfáltica

– Emulsão acrílica

– Papelão alcatroado (feltro asfáltico)






• Blocos e alicerces






• Blocos e alicerces





Fundações diretas rasas• Sapatas

– Ao contrário dos blocos e alicerces, as sapatas não trabalham apenas à compressão simples.

– Trabalham também à flexão





(José Freitas Jr.)





Sapata de edifício de grade porte

PCC-USP

• Sapatas




Fundações diretas rasas• Sapatas– Sapatas isoladas

• São aquelas que transmitem ao solo (através da sua base) a carga de um pilar.

Sapatas isoladas





– Podem ser pré-moldadas




Fundações diretas rasas• Sapatas corridas

– São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes, as quais lhes transmitem a carga por metro linear.




Sapata corrida

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• Sapata associada– Usada quando a proximidade de dois ou mais

pilares é tanta que as suas sapatas isoladas se superpõem.





• Sapata associada– Neste caso usa-se uma sapata única onde se

apóiam 2 ou mais pilares (sapata associada)




Fundações diretas rasas• Sapata alavancada

– Caso de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não é possível fazer com que o centro de gravidade da sapata coincida com o do pilar.




Fundações diretas rasas• Sapata alavancada

– Nestes casos usa-se uma viga alavanca ligada entre duas sapatas de modo que um pilar absorva o momento resultante da excentricidade da posição do outro pilar.

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S1 S2

S2

S1

P1

P2P1 + P2 = S1 + S2

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P1 x d2 = S1 x d1

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• Sapatas– Escavação da vala

• Pelo menos 10 cm de folga para permitir o trabalho de operário dentro dela

– Fôrma para o rodapé, com folga de 5 cm para a (concreto magro)

– Posicionamento das fôrmas






• Sapatas– Preparo da superfície de apoio

• Limpeza do fundo da vala (materiais soltos e lama)

• Apiloamento com soquete ou sapo mecânico• Execução do concreto magro ou lastro de

concreto– Função: regularizar a superfície de apoio– Isolar a armadura do solo






• Sapatas– Posicionamento da armação

– Posicionamento do pilar em relação à caixa com as armações

– Concretagem• A base pode ser vibrada normalmente mas para a

parte inclinada é necessário compactar manualmente





• Sapatas







• Sapatas


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• Sapatas






• Sapatas– Controle de execução

• Locação do centro da sapata e do eixo do pilar

• Cota do fundo da vala

• Limpeza do fundo da vala

• Nivelamento do fundo da vala

• Dimensões da forma da sapata

• Armadura da sapata e do arranque do pilar





• Radier– A utilização de sapatas corridas é adequada

economicamente enquanto sua área em relação à da edificação não ultrapassa 50%.

– Caso contrário, é mais vantajoso reunir todas as sapatas num só elemento de fundação denominado radier.

(BRITO, 1987).




Fundações diretas rasas• Radier. O que é?

Fundação rasa que funciona como uma laje contínua de concreto armado em toda a área da construção e transmite as

cargas da estrutura (pilares ou paredes) para o terreno.





• Radier. O que é?




Fundações diretas rasas• Radier. O que é?

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• Radier

– Executado em concreto armado

• Devido a atuação de esforços de compressão e tração.

– O radier é uma peça inteiriça, o que pode lhe conferir uma alta rigidez (muitas vezes evita grandes recalques).

(BRITO, 1987).





• Radier– Desvantagem: impõe a necessidade de execução

precoce de todos os serviços enterrados (instalações sanitárias, etc).





• Radier

Preparo da base com lastro de brita

Aparelho de nível

Régua graduada


PCC-USP





• Radier

• Posicionamento das armaduras

• Sistemas de instalação

• Caminhos para a concretagem


PCC-USP





• Radier

• Posicionamento das armaduras

• Sistemas de instalação

• Caminhos para a concretagem


PCC-USP





• Radier


Posicionamento de espaçadores

PCC-USP





• Radier

Acabamento


PCC-USP





• Radier– Controle de execução

• Locação dos eixos dos pilares

• Cota do fundo da escavação

• Nivelamento do fundo da vala

• Posicionamento dos componentes das instalações enterrados




Radier

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Fundações diretas profundas





• Tubulões

– São elementos da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão.

– É composto por um fuste cilíndrico e uma base alargada em forma de tronco de cone.





• Tubulões

Fuste

Base alargada

Transmissão de cargas pela base alargada, em elevada profundidade





• Tubulões– Condições de aplicação:

• Cargas muito elevadas

• Áreas com dificuldade de adoção de técnicas de fundação mecanizadas

• Regiões afastadas de grandes centros urbanos

• Solos argilosos – menos risco de desmoronamento





• Tubulões– Riscos:

• Queda de pessoas ao estrarem ou saírem

• Soterramento

• Queda de ferramentas e equipamentos

• Choque elétrico

• Infecções

• Asfixia ou intoxicação com gases

• Afogamento (inundação)





• Tubulões– Vantagens:

• Possibilidade de descida do operário nas escavações para limpeza da base

• Menor custo de mobilização

• Menor intensidade de vibração e ruído

• Possibilidade de verificação in loco das camadas de solo





• Tubulões (de acordo com o método de escavação)

– Tubulão a céu aberto• Consiste em um poço aberto manualmente ou

mecanicamente em solos coesos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água.





• Tubulões– Tubulão a céu aberto

• Quando há tendência ao desmoronamento, reveste-se o furo com alvenaria de tijolo, tubo de concreto ou de aço.

• O fuste é escavado até a cota desejada, a base éalargada e posteriormente enche-se de concreto.






• Marcar o eixo do tubulão com um piquete de madeira.


Diâmetro mínimo = 70 cm




Fundações diretas profundas• Tubulões

– Tubulão a céu aberto• Arame + prego – marcar circunferência que

delimita o tubulão (diâmetro mínimo = 70 cm).


Diâmetro mínimo = 70 cm






• Pode ser uma caixa e madeira fincada no local.






– Tubulão a céu aberto• Projeto de fundação especificando:

– Dimensionamento do tubulão

�(Φ e alturas fuste e da base)– Projeto de armação

– Profundidade estimada do tubulão

– Planta de fôrma das fundações• Locação• Cota de arrasamento dos tubulões






– Tubulão a céu aberto


Para escavação manual usa-se pá, balde e um sarilho para a retirada

da terra.

PCC-USP





• Neste caso:– Dois operários

– Ferramentas:• Sarilho

• Pá

• Baldes


PCC-USP






PCC-USP




Luiz A. N. Jr

Tubulão – a céu aberto

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• Perfuração mecânica: aparelho rotativo acoplado a um caminhão.


Laila Valduga






• Tubulões

Laila Valduga Laila Valduga






• Tubulões

Laila Valduga

Laila Valduga






• Tubulões

Laila Valduga






• Caso haja acúmulo de água (bombear a água)


Laila Valduga






• Pode ocorrer que alguma camada do solo não resista à perfuração e desmorone (no caso de solos arenosos).

– Neste caso é necessário o encamisamento da peça ao longo dessas camadas.

– Tubos de concreto ou aço.







• Tubulões

Laila Valduga





– Tubulão a céu aberto







• Fazer o alargamento da base de acordo com as dimensões do projeto.

• Verificar as dimensões do poço, como: profundidade, alargamento da base.

• Verificar o tipo de solo da base.

• Certificar se os poços estão limpos.






Base alargada

PCC-USP






• Etapas de execução– Posicionar as armaduras– Concretagem do tubulão

» Usar um funil tremonha (ou bomba com braço e mangote) com o comprimento da ordem de 5 vezes seu diâmetro para evitar segregação do concreto e evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e se misture com a terra.







• Etapas de execução– Concretagem do tubulão

» Usar concreto com fluidez adequada de modo que o concreto se espalhe pela base pelo impacto de descarga.

» Caso contrário, é conveniente a interrupção da Concretagem de tempos em tempos e que um funcionário desça para espalhar o concreto.







Concretagem com bomba com braço e mangote

• Tubulões a céu aberto– Concretagem










Escavação Concretagem

Camisas ou tubos de aço, que são içados durante a concretagem, possibilitam a escavação de tubulões à

céu aberto em terrenos ligeiramente instáveis.

Camisa de aço

• Tubulões– Tubulão a céu

aberto, encamisado





• Tubulões– Tubulão com ar comprimido

• Usado quando existe água (fundação ultrapassa consideravelmente o nível do lençol freático).

• Injeção de ar comprimido no tubulão para impedir a entrada da água.

• Se a pressão interna imposta no tubulão > do que a exercida pela água que está no solo ela não entra.






• No máximo 3 atmosferas de pressão

• Limitado a 30 m abaixo do lençol freático.

• O equipamento utilizado consiste basicamente de um compressor e uma câmara de equilíbrio.





• Tubulões– Tubulão com ar

comprimido• Durante a

compressão o sangue dos homens absorve mais gases do que na pressão normal.





– Tubulão com ar comprimido• Descompressão rápida: o gás

absorvido em excesso no sangue pode formar bolhas, causando dores e até a morte por embolia.

• Para evitar: antes de passar àpressão normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de descompressão lenta (> 15 min.) numa câmara de emergência

(BRITO, 1987).





• Tubulões– Tubulão com ar

comprimido

Viaduto RFFSA - Jardim Itália18 tubulões a ar comprimido(Taubaté - SP – 1989)











• Neste tipo de sistema existe sempre o encamisamentocom camisas de concreto ou de aço.

• Camisa de concreto: cravação, abertura e concretagem são feitas com o ar comprimido, pois o serviço é manual.

• Camisa de aço: a cravação é feita a céu aberto com o auxílio de um bate estacas e a abertura e concretagem são feitas a ar comprimido.





• Tubulões– Controle de execução

• Locação do centro do tubulão

• Cota de fundo da base do tubulão

• Verticalidade da escavação

• Alargamento da base

• Posicionamento das armaduras (quando houver)

• Diâmetro do tubulão





• Tubulões– Controle de execução

• Concretagem: não misturar o solo com o concreto e evitar vazios na base alargada

• Tubulão de ar comprimido: pressão do ar no interior = risco de acidentes





Luiz A. N. Jr

Liberando as bases de tubulão a ar comprimido

• Tubulões com ar comprimido




Luiz A. N. Jr

Tubulões – liberação da base

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Fundações diretas profundasReferências

• Apostila de fundações da disciplina: Tecnologia da construção de edifícios 1. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

• Material de aula da disciplina Tecnologia da construção de edifícios 1. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

• Leal, U. Fundações Rasas. Revista Téchne. N. 83, 2004.• HACHICH, W. et al. Fundações Teoria e Prática. Editora Pini. 2. ed.

1998.• JOPPERT Jr., I. Fundações e Contenções de Edifícios. Editora Pini.

1. ed. 2007.




Enquanto isso na obra depois que engenheiro saiu…

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