Baixe Tipos de fundação e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! Notas de Aula de Fundações - 7 Prof. Marco Túlio - 01/2012 CAPÍTULO I PRINCIPAIS TIPOS DE FUNDAÇÃO As fundações são usualmente separadas em dois grandes grupos, as fundações superficiais e fundações profundas, devido ao fato de possuírem superfícies de ruptura diferentes, que são função da profundidade, como mo strado abaixo. A dist inção entre esses dois t ipos é feita segundo o critério (arbitrár io) de que uma fundação profunda é aquela cujo mecanismo de ruptura de base não surgisse na superfície do terreno . Como os mecanismos de rup tura de base atingem, acima dela, t ipicamente duas vezes sua menor dimensão , a no rma NBR 6122 determinou que fundações p ro fundas são aquelas que possuem sua ponta ou base assentes em profundidade superior ao dobro de sua menor d imensão em p lanta, e no mínimo 3,0m de profundidade.  Fundação Superficial (D f  2B) – transmite a carga ao solo somente através de pressões distr ibu ídas sob sua base. – Sapata – Bloco de fundação – Rad ier Notas de Aula de Fundações - 8 Prof. Marco Túlio - 01/2012  Fundação Profunda (D f  2B) – transmite a carga ao solo por sua superfície latera l (resistênc ia de atr ito do fuste) ou pela base (res istência de ponta) ou por combinação das duas. – Estaca (a) – Tubulão (b) Notas de Aula de Fundações - 11 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .1.1.3 - Sapata Associada  Com viga a lavanca – u tilizada quando existem pilares na divisa nos quais se utiliza uma viga de travamento que funcione como alavanca de modo a equilib rar a excentric idade das cargas. Notas de Aula de Fundações - 12 Prof. Marco Túlio - 01/2012  Com viga de r igidez – u tilizada quando a p roximidade de pilares ad jacentes inviabiliza a adoção de sapatas isoladas, devido a superposição das áreas. Neste caso os p ilares são unidos por uma viga denominada de viga de r igidez de modo a permit ir que as sapatas trabalhem com tensão constante. Notas de Aula de Fundações - 13 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .1.2 - BLOCO DE FUNDAÇÃO Elemento de fundação superfic ial de concreto, dimensionado de modo que as tensões de tração ne le resultantes sejam resist idas pelo concreto , sem necessidade de armadura. 1 .1.3 - RADIER Elemento de fundação superfic ial que abrange parte ou todos os p ilares de uma estrutu ra, distr ibu indo os carregamentos BLOCO TRONCO CÔNICO   BLOCO ESCALONADO   Notas de Aula de Fundações - 16 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .2.1.2 - Estaca de Reação (mega ou prensada) – estaca introduzida no terreno por meio de macaco hidráulico reagindo contra uma estru tu ra já existente ou criada especificamente para esta f ina lidade. – Ut ilizada como reforço de fundação ou como fundação normal quando há necessidade de evitar vibrações, choques, etc; – Cravada com uma carga 1,5 vezes a de trabalho. 1 .2.1.3 - Estaca Tipo Strauss – estaca executada por perfuração do solo com uma sonda ou pite ira e revestimento to tal com camisa metálica, realizando -se o lançamento do concreto e retirada gradativa do revest imento com simultâneo apiloamento do concreto. Processo Execut ivo:  A execução é inic iada através da aplicação de repetidos golpes com o p ilão ou a piteira para fo rmar um pré-furo com profund idade de 1,0 m a 2 ,0 m, dentro do qual é colocado um segmento curto de revest imento com coroa na ponta. A seguir prossegue-se a perfu ração com repetidos go lpes da sonda e eventual adição de água que vai removendo o solo. Na medida em que o furo é formado, os tubos de revest imento vão sendo introduzidos até que a p ro fundidade p revista se ja at ingida. Concluída a perfuração, é lançada água no interior dos tubos para Notas de Aula de Fundações - 17 Prof. Marco Túlio - 01/2012 sua limpeza. A água e a lama são to talmente removidas pela pite ira e o soquete é lavado .  O concreto é lançado através de funil no interior do revestimento , em quant idade suficiente para se ter uma coluna de aproximadamente 1,0m, que deve ser apiloado para fo rmar a ponta da estaca. Cont inuando -se a execução da estaca, o concreto é lançado e ap iloado com a simultânea ret irada do revest imento.  A retirada do revest imento deve ser feita com guincho manual de forma lenta, para evitar a subida da armadura, quando existente, e a formação de vazios, garant indo-se que o concreto esteja acima da ponta do revest imento. A concretagem deve ser feita até a superfíc ie do terreno.  O concreto deve ter consumo mínimo de cimento de 300kg/m 3 , fc k ≥ 20 MPa com slump entre 8 e 12 para estacas não armadas e de 12 a 14 para estacas armadas e agregado com diâmetro máximo de 19 mm (brita 1) . Notas de Aula de Fundações - 18 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .2.1.4 - Estaca Tipo Franki – caracter izada por possuir uma base a largada, obtida introduzindo-se no terreno certa quantidade de materia l granular ou concreto, por meio de golpes de um p ilão. Quanto ao fuste, ele pode ser moldado no terreno com revest imento perd ido ou não, ou ser const ituído por um elemento pré-moldado.  Estaca Franki t ipo Standard: – Cravação do tubo: co locado o tubo vertica lmente, ou segundo a inclinação p revista para a estaca, derrama-se nele uma certa quantidade de b rita e areia, que é socada de encontro ao terreno, por um pilão de 1 a 4 toneladas (dependendo do diâmetro da estaca), caindo de vár ios metros de altura. Sob os golpes do pilão, a mistura de brita e areia forma na parte infer ior do tubo uma "bucha" estanque, cuja base penetra ligeiramente no terreno e cu ja parte superior, energicamente comprimida contra as paredes do tubo, arrasta-o por atr ito no seu a fundamento. Impelido pelos go lpes do p ilão, o tubo penetra no terreno e o comprime fo rtemente. Graças à bucha, a água e o solo não podem penetrar no tubo de maneira que, quando a cravação é terminada, obtém-se no solo uma forma absolutamente estanque. Notas de Aula de Fundações - 21 Prof. Marco Túlio - 01/2012  Estaca Franki com fuste vibrado: – Sua execução obedece a seqüência Standard até a colocação da armadura. A seguir , o tubo é preenchido de uma só vez, em toda sua extensão , com concreto plást ico (slump de 8 a 12 cm). Depois de che io, adapta-se ao tubo um vibrador especia l, com vibração unidirec iona l vert ical e o arrancamento do tubo se processa, então, de fo rma contínua, com o esforço do p róprio bate-estacas. Com esse p roced imento, a concretagem do fuste em camadas de argila mole f ica bastante facilitada. Durante a ret irada do tubo, o pilão deve permanecer apoiado no topo da coluna de concreto. Notas de Aula de Fundações - 22 Prof. Marco Túlio - 01/2012  Estaca Franki com martelo pneumático e fuste vibrado: – Nesta estaca, a cláss ica bucha de b rita e areia ou concreto seco é substituída por uma chapa de aço com a qual o tubo é cravado, com ponta fechada, até a p ro fundidade necessária. – Após, co loca-se em operação o pilão de queda livre, que desloca a chapa de aço da extremidade infer ior do tubo e execu ta a característ ica base Franki. Em segu ida, coloca-se a armadura e subst itu i-se o martelo pelo vibrador, executando-se a estaca com fuste vibrado . Notas de Aula de Fundações - 23 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .2.1.5 - Estaca Broca – executada por perfuração com trado manual entre 20 e 40 cm de diâmetro e posterio r concretagem. Ut ilizada em pequenas construções e empregada em situações em que a base f ica ac ima do lenço l freát ico ou em que se possa seguramente secar o furo antes da concretagem. 1 .2.1.6 - Estaca Escavada com Trado Mecânico, sem Fluido Estab ilizante – São estacas moldadas in loco , por meio da concretagem de um furo executado por trado espiral, sendo empregadas onde o perfil do subsolo tem característ icas ta is que o furo se mantenha estável sem necessidade de revest imento ou de f luido estabilizante. A profundidade é limitada ao níve l do lenço l freático. A perfuração é fe ita por perfuratriz rotativa montada sobre uma “mesa rotativa” que impõe giro a um tubo telescópico. A ponta deste tubo é munida de um trado helicoidal com aproximadamente 1 metro de comprimento que penetra e perfura o solo com d iâmetros que var iam entre 25 cm e 170 cm, até 27 metros de profundidade. Processo Execut ivo:  A perfuração avança com a ret irada do solo escavado a cada metro. A retirada do solo é feita com a suspensão do trado cheio de solo e com sua rotação já fora da perfuração. A limpeza do solo que cai sobre a superfície anexa à estaca deve ser fe ita imediatamente para que não ocorra a queda de volta para a escavação ;  Terminada a escavação na co ta desejada, se especificado em pro jeto, deve-se ap iloar o fundo;  A concretagem deve ser fe ita no mesmo dia da escavação , lançando-se o concreto a partir da superfície do terreno, através de um funil que tenha um comprimento mínimo de 1,5 metros. O concreto deve ter consumo mínimo de cimento de 300kg/m3 , fc k ≥ 20 MPa com slump entre 8 e 12 para estacas não armadas e de 12 a 14 para estacas armadas e agregado com diâmetro máximo de 19 mm (brita 1). Notas de Aula de Fundações - 26 Prof. Marco Túlio - 01/2012  Uma vez terminada a escavação e antes da concretagem, deve ser ver if icada a porcentagem de areia em suspensão na lama e, em função deste valo r, deve-se p roceder à sua troca ou desarenação para garant ir sua qualidade durante toda a concretagem.  Tratando-se do polímero, a decantação é imed iata, não necessitando de desarenação, apenas limpeza do fundo.  Em função de especificação de projeto , podem ser necessár ios serviços adic ionais para uma plena limpeza do fundo da escavação através de s istema a ir lift ou bombeamento submerso de eficiência equ ivalente, a f im de melhorar o contato concreto-so lo ou rocha. Armação :  As armaduras são montadas em ga io las com os estr ibos amarrados e soldados, com espaçamento mínimo de 15 cm e devem ser f ixadas nas muretas guias para evitar sua movimentação;  São implantadas nas estacas após a conclusão da escavação, munidas de ro lete que garantam o recobrimento mínimo de 5 cm. Concretagem:  O concreto deve ter consumo mínimo de 400 kg/m 3 , s lump de 20 ± 3 cm, fator água/cimento  0 ,6, fck ≥ 20 MPa e agregado com diâmetro máximo de 19 mm (brita 1 ).  A concretagem é executada com a instalação de tubo tremonha até o fundo da estaca e pelo lançamento do concreto no funil existente no topo do tubo ;  O concreto deve ser mais denso que a lama, expulsando-a, preenchendo a estaca de baixo para cima.  Após a concretagem é comum a formação de borra de concreto na superfície da estaca com espessuras de 40 a 50 cm, que devem ser removidas até que se ja atingido o concreto são , para incorporar a estaca no b loco de coroamento. Notas de Aula de Fundações - 27 Prof. Marco Túlio - 01/2012 Notas de Aula de Fundações - 28 Prof. Marco Túlio - 01/2012 Notas de Aula de Fundações - 31 Prof. Marco Túlio - 01/2012 Notas de Aula de Fundações - 32 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .2.1.7 - Estaca Escavada com Injeção ou Microestacas – A microestaca é uma estaca moldada in loco, executada a través de perfuração rotativa com tubos metálicos (revest imento) ou rotopercussiva por dentro dos tubos, no caso de matacão ou rocha. Esta estaca é armada e injetada, com calda de cimento ou argamassa, através de tubo "manchete", visando aumentar a res istência do atr ito lateral. Este tipo de estaca comporta duas var iantes com relação à armadura: na primeira delas introduz-se um tubo metálico com função estrutural, dotado de manchetes para a injeção e na segunda a armadura é const ituída de barras (ou ga iola) e a injeção é fe ita através de um tubo plást ico também dotado de manchetes. A perfuração em solo é executada por meio de perfuratr iz ro tativa que desce o revestimento através de ro tação com o uso de circulação direta de água injetada no seu inter ior. Quando ocorrerem solos muito duros ou muito compactos, pode-se execu tar pré-perfuração avançada por dentro do revest imento. No caso de matacões ou rochas, a perfuração é prosseguida por dentro do revest imento mediante emprego de martelo de fundo ou sonda rot ativa. Esta operação, necessár ia para atravessar o matacão ou embutir a estaca na rocha causa, usualmente, uma diminu ição do d iâmetro da estaca que deve ser considerada no d imensionamento. Antes da co locação da armadura, limpa-se internamente o furo através de lavagem. Posterio rmente é desc ida a armadura const ituída de tubo metálico manchetado ou ga iola que é apoiada no fundo do furo. Quando em gaiola, as barras são montadas com um tubo de PVC manchetado. As vá lvulas manchete devem ser espaçadas no máximo 1 ,0 m. A calda de cimento é aplicada por meio de bomba de injeção, através de hastes dotadas de obturadores duplos. A primeira injeção , chamada injeção da bainha ou preenchimento, deve ser feita a part ir da extremidade infer ior do tubo e deve preencher o espaço anelar entre o tubo e o furo. O revest imento é retirado após a injeção da bainha Notas de Aula de Fundações - 33 Prof. Marco Túlio - 01/2012 As injeções posterio res (primár ia, secundária etc.) são feitas de baixo para cima em cada manchete, verif icando-se os volumes, as pressões e cr itérios de injeção previstos em projeto A argamassa a ser utilizada deve ter consumo mínimo de cimento de 600kg/m3, fck ≥ 20 MPa fator água/cimento entre 0,5 e 0,6com slump entre 8 e 12 para estacas não armadas e de 12 a 14 para estacas armadas e agregado com diâmetro máximo de 19 mm (brita 1) . 1 .2.1.8 - Estaca Raiz – A estaca raiz é uma estaca moldada in loco, em que a perfuração é revest ida integralmente, em solo , por meio de segmentos de tubos metálicos (revest imento) que vão sendo rosqueados a medida que a perfuração é executada. O revest imento é recuperado. A estaca raiz é armada em todo o seu comprimento e a perfuração é preenchida por uma argamassa de cimento e areia. Notas de Aula de Fundações - 36 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .2.1.9 - Estaca Hélice Contínua Monitorada – constitu ída por concreto, moldada in loco , executada por meio de trado contínuo com comprimento variando entre 17 e 30 metros e injeção de concreto pela própria haste do trado. Possui grande veloc idade de execução e ausênc ia de vibrações e ruídos excessivos. Seu princ ipal problema é a impossib ilidade de controle de arrasamento das estacas e perdas excessivas de concreto que giram em torno de 20%. A haste de perfuração é composta por uma hé lice espiral desenvolvida em torno de um tubo central. Quando int roduzida no terreno, o solo va i sendo desagregado e penetra entre as hastes da hélice. O trado é introduzido no solo por meio de rotação e pelo peso p róprio da hélice somado ao solo contido nela. A eventual entrada de so lo dentro do tubo central é impedida por uma tampa existente na extremidade inferior do trado. Dependendo do to rque da máquina, e la penetra em solos coesivos muito duros com SPT até 50 e alterações de rocha A-3 Toda execução da estaca é monitorada com computador de bordo que fornece os seguintes elementos:  Durante a perfuração: – Inc linação do trado nas duas direções; Notas de Aula de Fundações - 37 Prof. Marco Túlio - 01/2012 – Rotação; – Torque para a introdução do trado; – Velocidade de avanço; – Profundidade  Durante a concretagem: – Profundidade da ponta; – Pressão do concreto no topo ; – Volume de concreto injetado; – Sobreconsumo de concreto pontual e to tal da estaca; – Velocidade de subida do trado; Processo Execut ivo:  O trado da hélice é introduzido no solo por meio de sua rotação até a profundidade especificada em projeto.  A perfuração deve ser contínua com a introdução de trado totalmente completo (sem prolongamento) e sem ret irada da hélice da perfuração.  Após a perfu ração executa-se a concretagem com concreto bombeado, injetando-o pelo tubo central que compõe a haste. Pra tanto, ergue-se um pouco o trado para possibilitar a abertura da tampa inferio r e inicia-se a concretagem. O concreto é b ombeado de forma contínua para o trado, que é sacado concomitantemente ao preenchimento da perfuração, até a superfície. A velocidade de subida e a pressão de injeção devem ser controladas, para que não haja sobreconsumo em excesso ou vazios no p reenchimento da estaca.  O concreto de enchimento deve ser composto por areia, pedrisco e cimento com consumo não infer ior a 400 kg/m 3 e slump maior ou igua l a 22 ± 3 cm (dependendo do comprimento da ferragem) e f c k ≥20 MPa.  A ferragem é introduzida na estaca após a sua concre tagem, normalmente com o auxílio de uma retro -escavadeira. Deve ser composta por barras de b itolas grossas com estr ibos he licoidais e utilizar roletes de plást icos para garant ir o recobrimento mínimo. Notas de Aula de Fundações - 38 Prof. Marco Túlio - 01/2012 Notas de Aula de Fundações - 41 Prof. Marco Túlio - 01/2012 1 .2.2 - TUBULÃO Elemento de fundação profunda, escavado no terreno em que, pelo menos na sua etapa f inal, há descida de pessoas, que se faz necessár ia para execu tar o alargamento de base ou pelo menos a limpeza do fundo da escavação, uma vez que neste tipo de fundação as cargas são transmit idas p reponderantemente pela ponta. Os tubulões a céu aberto são executados com a abertura (manual ou mecânica) de um poço até que seja at ingido um solo de boa qualidade. Após a abertura do poço executa-se o a largamento da base objetivando-se a d istr ibuição das cargas de maneira uniforme no terreno de apoio . Necessitam de mão de obra especializada, composta por poceiros ou perfuratr iz rotativa, porém são atrativos do ponto de vista econômico , pois a mão de obra de escavação normalmente é barata e são preenchidos por concreto s imples (sem armadura e sem formas) com baixo consumo de cimento. Permitem a verif icação “in loco” do solo de apoio e de suas d imensões fina is. Existem situações onde a sua u tilização pode se tornar onerosa, como no caso da necessidade de escavação em solos rijo s ou duros, com presença de pedregulhos, abaixo do lençol freát ico, ou perigosa, como em so lo su jeitos a desbarrancamentos. É sempre interessante a abertura de um poço de pe squisa para se verificar sua viabilidade técnica e f inance ira de execução. Notas de Aula de Fundações - 42 Prof. Marco Túlio - 01/2012 Notas de Aula de Fundações - 43 Prof. Marco Túlio - 01/2012