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Engenharia Civil ·
Fundações e Contenções
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Fundações e Obras da Terra Caros alunos as vídeo aulas desta disciplina encontramse no AVA Ambiente Virtual de Aprendizagem Unidade 1 Introdução e tipos de fundações Introdução da Unidade Introdução Nessa unidade iremos conhecer os principais tipos de fundações suas aplicações e limitações Serão apresentadas também as classificações normativas e os principais mecanismos de distribuição de carga das fundações Vamos conhecer o processo executivo de cada uma das fundações e quais casos cada tipo de fundação se aplica além de passarmos brevemente sobre a interação soloestrutura Objetivos Conhecer os diversos tipos de fundação seu respectivo processo executivo Identificar o tipo mais adequado de fundação para cada condição Avaliar sobre a Segurança de uma fundação tendo em vista a interação solo estrutura e a variabilidade dos materiais Conteúdo programático Aula 1 Tipos de Fundação e Fundações Rasas Aula 2 Fundações Profundas e Noções de Interação Solo Estrutura Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações Rio de Janeiro RJ ago 2010 HACHICH W et al Fundações Teoria e Prática São Paulo ABMSABEF PINI 1996 CINTRA J C A AOKI N Fundações por estacas projeto geotécnico São Paulo SP Oficina de Textos 2010 CINTRA J C A AOKI N ALBIERO JH Fundações diretas projeto geotécnico São Paulo SP Oficina de Textos 2011 Você poderá também assistir às videoaulas em seu celular Basta apontar a câmera para os QRCodes distribuídos neste conteúdo Pode ser necessário instalar um aplicativo de leitura QRcode no celular e efetuar login na sua conta Gmail Aula 1 Introdução Tipos de fundações A sociedade vem se desenvolvendo cada vez mais buscando edifícios cada vez mais altos pontes com vãos cada vez mais compridos e estamos continuamente desafiando a natureza E para vencermos estes desafios precisamos de estruturas que sejam capazes de suportar determinados esforços A estrutura de um edifício de uma ponte envolve uma parte visível que chamamos de superestrutura e uma parte escondida que chamamos de infraestrutura A infraestrutura é a estrutura que está abaixo da terra que essencialmente são as fundações ou seja os elementos responsáveis por sustentar as estruturas Sem fundações competentes não é possível construir qualquer empreendimento Os prejuízos oriundos de problemas na fundação afetam toda a estrutura de um edifício Nesse contexto precisamos entender e analisar a fundo os elementos de fundação Os elementos de fundação são divididos em dois elementos o elemento geotécnico de fundação o qual se refere a parte geotécnica isto é o solo e ao elemento estrutural de fundação o qual se refere a parte da fundação que é constituída de concreto aço ou madeira e é responsável pela interface entre estrutura e solo Esses conceitos podem ser observados na figura 11 Videoaula Apresentação Utilize o QRcode para assistir Figura 11 Definição de Fundação 11 Tipos de Fundações Os elementos de fundações são pautados pela ABNT NBR 61222010 a qual classifica as fundações em direta e profunda As sapatas os radiers são exemplos de fundação superficial direta que se define como elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação ABNT NBR 61222010 item 31 As estacas são exemplos de fundação profunda que se define como elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pela base resistência de ponta ou por sua superfície lateral resistência de fuste ou por uma combinação das duas devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta e no mínimo 3 0 m ABNT NBR 61222010 item 31 Para entender melhor essa classificação vamos dividir as fundações conforme seu mecanismo de transmissão de carga direto ou indireto e conforme sua profundidade rasa ou profunda Entendemos como fundações Rasas aquelas cuja profundidade de assentamento é menor do que 2b o dobro de sua base Entendemos como fundações profundas aquelas cuja profundidade de assentamento é maior que 2b o dobro de sua base Para a classificação da distribuição de carga consideramos fundação direta aquela que transmite a carga diretamente ao solo isto é majoritariamente pela sua base Já as fundações indiretas são aquelas que transmitem a carga ao longo de seu comprimento Veja o organograma da figura 12 Figura 12 Tipos de fundações As estacas ainda podem ser classificadas em flutuantes mistas ou de ponta Se a estaca funcionar predominantemente ao atrito é chamada de flutuante Se a estaca funcionar predominantemente a resistência de ponta é chamada de ponta Se apresentar um comportamento misto é considerada mista VIDEO AULA TIPOS DE FUNDACAO Videoaula 1 Utilize o QRcode para assistir 11 Fundações Diretas Superficiais As fundações aqui classificadas como diretas superficiais são aquelas que transmitem a carga diretamente ao terreno e que se encontram na superfície O melhor exemplo desse tipo de fundação é a sapata As sapatas transmitem a carga para o solo através de sua base elas podem ser constituídas de diversos materiais desde concreto blocos cerâmicos maciços pedras argamassadas etc O processo construtivo da sapata consiste basicamente em1 escavação de uma vala 2 apiloamento e escoramento da vala3 execução de lastro de concreto magro4 montagem das formas e armaduras 5 concretagem e 6 reaterro da vala Este processo está ilustrado na Figura 13 Figura 13 Sapatas procedimento executivo As sapatas ainda são classificadas como corridas quando suportam elementos lineares como uma parede isoladas quando apoiam elementos de cargas pontuais como pilares e associadas quando apoiam vários tipos de elementos e cargas Figura 14 Sapatas Isoladas corridas e associadas As formas da sapata dependem ainda da solicitação predominante e da área disponível No caso de cargas verticais centralizadas usamos uma sapata centrada já no caso de momentos na fundação usamos sapatas excêntricas Nestas sapatas o centro geométrico da sapata não coincide com o centro geométrico do pilar de forma a permitir a solicitação do momento Esse efeito também ocorre em vigas alavanca Figura 15 Sapatas Excêntricas e com vigas alavanca MASP Os radiers são fundações diretas que transmitem toda a carga de uma estrutura ao solo Funcionam como uma sapata associada de grandes dimensões Os radies podem ser planos lisos nervurados ou celulares caixão a análise para o uso de cada um deles vai depender do nível de solicitação mecânica e da rigidez relativa solo estrutura Figura 16 Radiers O procedimento executivo é semelhante ao da sapata no entanto geralmente ele é feito sobre o solo sem a abertura de vala portanto sem o reaterro VIDEO AULA FUNDAÇÕES DIRETAS SUPERFICIAIS 12 Fundações Diretas Profundas Os tubulões são fundações cujo mecanismo de transmissão de carga é direto porem são fundações consideradas profundas O procedimento executivo de um tubulão está registrado na figura 17 Basicamente é feita a escavação de um poço um furo essa escavação pode ser feita manualmente ou com o auxílio de máquinas Essa região é chamada de fuste do tubulão Quando o tubulão atingir a cota determinada em projeto é feita uma abertura do fuste para se construir a base do tubulão Figura 17 Execução de Tubulões Esse procedimento é bastante moroso e embora existam maquinário para o alargamento da base é predominantemente feito manualmente Por isso o tubulão deve ter um diâmetro mínimo no qual se possa entrar um operário Posteriormente é feita uma verificação das condições geotécnicas da base do tubulão e é feita concretagem Videoaula 2 Utilize o QRcode para assistir Um dos maiores problemas da fundação em tubulão é garantir a estabilidade do furo contra o risco de desmoronamento sobre o operário Quando o furo não for estável se faz necessário usar de um encamisamento Para executar o tubulão abaixo do lençol freático usamos uma técnica chamada de tubulão a ar comprimido em que basicamente rebaixamos o lençol freático com o uso de ar comprimido É instalada uma campanula de aço sobre o tubulão aonde um compressor pressuriza todo o interior do tubulão expulsando a água da ponta Nessas condições o trabalho é muito moroso e caso a descompressão não seja feita corretamente representa um risco muito grande aos operários Figura 17 Tubulões a ar comprimido VIDEO AULA FUNDAÇÕES DIRETAS PROFUNDAS 13 Escolha do tipo de fundações As fundações superficiais diretas sapatas e radiers são usadas quando temos solos de boas resistências localizados na superfície do terreno Sendo que geralmente é inviável rebaixar o lençol freático inviabilizando também o uso dessa fundação abaixo do lençol freático O projeto desse tipo de fundação deve atentarse apara os efeitos de recalque e adensamento das camadas inferiores A execução de sapatas radiers nervurados e celulares demanda recursos de mão de obra e de formas o que acaba por alongar o prazo de execução já os radiers planos são executados de maneira mais rápida Os custos desse tipo de fundação são considerados relativamente baixos As fundações profundas diretas tubulões são usadas quando temos solos de boas resistências localizados em profundidades médias Para executar essas fundações abaixo do lençol freático usamos de tubulões a ar comprimido que são caros e demorados Os tubulões convencionais também são obras morosas e que demandam mão de obra especializada com custos relativamente elevados A tabela a seguir traz um comparativo conceitual para esses tipos de fundação Indicação de Leitura Leia o capítulo 9 de HACHICH W et al Fundações Teoria e Prática São Paulo ABMSABEF PINI 1996 Videoaula 3 Utilize o QRcode para assistir Indicação de Vídeo Execução de Tubulões procedimento httpswwwyoutubecomwatchv5PX8uNvKY Execução de Tubulões conferência de geometria com relação a resistência existem outros testes que não foram executados no vídeo httpswwwyoutubecomwatchvq2jFusebbA Execução de Tubulões ar comprimido httpswwwyoutubecomwatchvgDkfBWmgsVw Aula 2 Fundações Profundas indiretas Construir com segurança sobre os solos tem sido o desafio da engenharia de fundações Dentro deste escopo as estacas apresentam grande destaque como solução de fundações indiretas São elementos de fundação profunda que transmitem as cargas ao terreno pela base e ao longo do seu comprimento conforme a ABNT NBR 6122 2010 As estacas transmitem carga ao solo pelo mecanismo de atrito na sua lateral e de compressãocontato pela sua ponta Classificamos em estacas flutuantes aquelas cujo mecanismo resistente é em sua maioria atrito lateral e em estacas de ponta aquelas cujo mecanismo resistente é a ponta No caso de um comportamento misto as chamamos de estacas mistas As estacas podem ser constituídas de concreto aço madeira ou por combinação destes materiais Além dos materiais existem diversas técnicas para execução de estacas possibilitando a adoção de soluções adequadas aos problemas da engenharia de fundações 21 Estacas escavadas As estacas escavadas são mais comuns justamente por serem mais simples O procedimento resumese em escavar o solo e preencher o furo com concreto No entanto existem diversas técnicas de se fazer esse tipo de execução Vamos abordar de maneira sucinta cada uma delas 211 Estacas escavadas sem estabilização do furo Esse tipo de estaca é usado para pequenos diâmetros por isso também se chama de estaca escavada de pequeno diâmetro na prática é comum referirse a elas como estacas broca O procedimento executivo está resumindo na figura 21 é feita a escavação do furo com ou sem o auxílio de máquinas é posicionada a armadura e então é feita a concretagem da estaca Esse procedimento acaba permitindo que o solo da lateral da estaca relaxe com relação ao seu estado natural de tensões diminuindo consideravelmente a resistência da interface estacasolo Figura 21 Execução de Estacas broca Essa técnica de execução de estacas esbarra em locais com presença de lençol freático nesses casos se faz necessário adotar outra solução de fundação 212 Hélice Continua Monitorada A estaca hélice continua monitorada é uma evolução da estaca escavada tratase de um trado que permite a passagem de concrete por dentro do eixo do próprio trado Dessa maneira é feita a escavação mas quando a esta atinge a cota necessária o trado retira a terra e sobe concretando a estaca simultaneamente de baixo para cima Figura 22 Estaca Hélice continua Esse procedimento só é possível devido a uma válvula encontrada na ponta da estaca que permite a passagem do concreto quando o operador comandar a máquina O maquinário também consegue monitorar a energia usada pelo trado e a pressão e volume de concreto na concretagem Esse procedimento permite que sejam feitas estacas abaixo do lençol freático uma vez que não há o risco de desmoronamento do furo 213 Estaca escavada de grande diâmetro As estacas escavadas de grande diâmetro precisam de uma técnica diferente das estacas brocas pois ocorre o risco de desmoronamento do furo Nesse sentido costumase estabilizar o furo com um polímero ou lama bentonítica O procedimento está ilustrado na figura 23 Figura 23 Estaca escavada de grande diâmetro Primeiramente posicionase uma camisa metálica e então iniciase a escavação Com o início da escavação o furo começa a ser preenchido com o fluido estabilizante esse fluido tem por objeto evitar que o furo desmorone O procedimento de escavação continua e o trado recolhe o solo que está abaixo do fluido de estabilização Esse procedimento repetese até atingir a cota da estaca Ao atingir a cota desejada é feita uma concretagem de baixo para cima que vai expulsando o fluido estabilizante e então posicionase a armadura Essa técnica também se aplica às estacas Barrete a grande diferença é o formato do furo que é retangular além de outras peculiaridades relacionadas ao trado da estaca barrete Figura 24 Estaca Barrete 213 Estaca Raiz As estacas raiz recebem esse nome pois podem ser executadas inclinadas como a raiz de uma arvore Esse tipo de estaca é a única que permite que seja feita perfuração em rocha desde que se tenha disponível a ponteira correta Em função disso ela também é usada para reforços de fundação uma vez que consegue perfurar o concreto O procedimento executivo da estaca resumese em Perfuração com perfuratriz rotativa ou rotopercusiva com circulação de água Inserção simultânea de revestimentos metálicos Expulsão dos detritos da escavação pela própria circulação da água Posicionamento da armadura concretagem da ponta para cima Retirada simultânea do revestimento VIDEO AULA FUNDAÇÕES PROFUNDAS ESTACAS ESCAVADAS 22 Estacas cravadas de deslocamento As estacas cravadas ou estacas de deslocamentos recebem esse nome pois são cravadas no solo causando deslocamento de certos pontos no maciço Esse procedimento gera uma região densificada ao redor da estaca causando um incremento na tensão horizontal contribuindo para a resistência da estaca Videoaula 1 Utilize o QRcode para assistir Figura 25 Estacas Cravadas Estas estacas precisam ser prémoldadas ou préfabricadas pois serão cravadas no solo Elas podem ser de concreto aço ou madeira sendo que cada um dos materiais será mais aproveitado para cada situação A cravação é feita através de um vibrocravador ou por percursão de um martelo O procedimento deve ser feito com bastante cautela pois existem diversos fatores a serem observados A cravação pode danificar a cabeça da estaca por isso é necessário protegela com um capacete composto por uma peça metálica um cepo e um coxim A função do capacete é homogeneizar as tensões e o golpe na cabeça da estaca Figura 26 Estacas Cravadas O efeito da cravação dinâmica da estaca no solo causa muita vibração e pode vir a ocasionar danos em estruturas vizinhas a obra além disso a cravação de uma estaca pode alterar as condições de uma estaca vizinha Esses efeitos fazem das estacas de deslocamento uma solução que é mais utilizada para locais longe dos grandes centros A principal vantagem de estacas cravadas é a capacidade de atravessar o lençol freático As estacas têm peças de comprimento limitadas ao tamanho dos caminhões que é 12m por isso se fazem necessárias emendas As emendas em estacas devem ser feitas com muito zelo pois podem comprometer o alinhamento da estaca Em estacas de madeira é comum fazer a emenda a seco isto é apenas por contato trabalhando apenas a compressão As estacas de madeira são indicadas para regiões submersas ou não ocorram grandes variações de umidade As estacas de concreto são estacas relativamente frágeis que podem romper ou sofrer algum tipo de dano durante a cravação das estacas Essas estacas podem sem emendadas por solda ou por parafusos mas ainda sim recomendase considerar que trabalham apenas a compressão As estacas de aço são as mais simples de se fazer emendas por poderem ser feitas por soldas simples que podem ser feitas em obra As maiores dificuldades com o perfil de aço estão na cravação que pelo perfil ser esbelto é muito fácil ocorrer desvios durante a cravação e estes desvios são difíceis de serem detectados da superfície Outra dificuldade da estaca em aço está na durabilidade dessa maneira o projetista deve prever uma espessura de sacrifício a qual deverá estabilizar o processo corrosivo pela formação da pátina As estacas cravadas permitem que seja feita uma verificação das suas condições de resistência pela nega e repique no momento da sua cravação portanto é possível verificar se as estacas estão atingindo a resistência esperada No caso de solos muito rígidos é possível executar um préfuro afim de alivar as tensões na estaca no momento de cravação VIDEO AULA FUNDAÇÕES PROFUNDAS ESTACAS CRAVADAS A escolha do tipo de fundação vai depender de diversos fatores no caso das estacas usamos as escavadas em locais onde não se é permitido vibrações As estacas cravadas usamos em locais aonde vibrações não são problemas e geralmente onde temos um prazo apertado ou em locais aonde a presença do lençol freático as justifique O quadro a seguir traz um comparativo conceitual das principais soluções de fundações e quais situações se adequam a cada solução de fundação 23 Interação Solo Estrutura Ao fazer o projeto de uma estrutura de fundação é preciso ter em mente que existe uma diferença entre o comportamento teórico e o comportamento na prática Nesse sentido é preciso entender que os valores previstos para as cargas para as resistências e para os deslocamentos nem sempre serão encontrados em modelos experimentais Para exemplificar esse conceito tomemos uma sapata Qual é o comportamento de uma sapata Ela comportase como um apoio de primeiro gênero ou como um engaste Ou talvez como um apoio elástico de rotação Videoaula 2 Utilize o QRcode para assistir Figura 27 Apoios teóricos e reais Na realidade o comportamento é intermediário por isso a estrutura acaba interagindo com o solo isto é a medida que as fundações recalcam ocorre uma mudança na distribuição dos esforços da estrutura que por sua vez carrega mais as fundações e altera os valores de recalque Esse comportamento é o que chamamos de interação soloestrutura Na figura a seguir vemos o efeito da interação solo estrutura de maneira conceitual em um edifício de cargas e vãos homogêneos apoiados sobre um solo homogêneo Os pilares centrais recebem maiores esforços axiais e por isso sofrem maiores recalques Por consequência disso as vigas tendem alterações em seus esforços internos alguns pontos sofrerão alívio e outros serão sobrecarregados essa interação acaba transmitindo uma carga maior do que a teórica para os pilares laterais Figura 28 Interação solo estrutura Essa interação entre o solo e a estrutura não é fácil de se prever sendo assim acaba sendo negligenciada e justamente por isso é comum encontrarmos diversas patologias em nossas edificações VIDEO AULA INTERAÇÃO SOLO ESTRUTURA Indicação de Vídeo Execução de estacas escavadas de pequeno diâmetro httpswwwyoutubecomwatchvbfXItCSOx1o Execução de estacas Hélice Continua httpswwwyoutubecomwatchvgjImHEUgfI Execução de estacas escavadas com fluido estabilizante httpswwwyoutubecomwatchvdNHF5R6RNKc Execução de estacas barrete httpswwwyoutubecomwatchvRmnIDbBKAv0 httpswwwyoutubecomwatchvU5Iz92xHy0U Execução de raiz httpswwwyoutubecomwatchvw5RdTVzNzHo Encerramento Nessa unidade aprendemos a compreender à importância do solo para a Engenharia civil Abordamos os principais métodos executivos de fundações bem como seus conceitos e mecanismos de funcionamento Aprendemos a avaliar e escolher o tipo de fundação para uma obra Videoaula 3 Utilize o QRcode para assistir Videoaula Resolução de Exercícios Utilize o QRcode para assistir Esperamos que este guia o tenha ajudado compreender a organização e o funcionamento de seu curso Outras questões importantes relacionadas ao curso serão disponibilizadas pela coordenação Grande abraço e sucesso Esperamos que este guia o tenha ajudado compreender a organização e o funcionamento de seu curso Outras questões importantes relacionadas ao curso serão disponibilizadas pela coordenação Grande abraço e sucesso
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Fundações e Obras da Terra Caros alunos as vídeo aulas desta disciplina encontramse no AVA Ambiente Virtual de Aprendizagem Unidade 1 Introdução e tipos de fundações Introdução da Unidade Introdução Nessa unidade iremos conhecer os principais tipos de fundações suas aplicações e limitações Serão apresentadas também as classificações normativas e os principais mecanismos de distribuição de carga das fundações Vamos conhecer o processo executivo de cada uma das fundações e quais casos cada tipo de fundação se aplica além de passarmos brevemente sobre a interação soloestrutura Objetivos Conhecer os diversos tipos de fundação seu respectivo processo executivo Identificar o tipo mais adequado de fundação para cada condição Avaliar sobre a Segurança de uma fundação tendo em vista a interação solo estrutura e a variabilidade dos materiais Conteúdo programático Aula 1 Tipos de Fundação e Fundações Rasas Aula 2 Fundações Profundas e Noções de Interação Solo Estrutura Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6122 Projeto e Execução de Fundações Rio de Janeiro RJ ago 2010 HACHICH W et al Fundações Teoria e Prática São Paulo ABMSABEF PINI 1996 CINTRA J C A AOKI N Fundações por estacas projeto geotécnico São Paulo SP Oficina de Textos 2010 CINTRA J C A AOKI N ALBIERO JH Fundações diretas projeto geotécnico São Paulo SP Oficina de Textos 2011 Você poderá também assistir às videoaulas em seu celular Basta apontar a câmera para os QRCodes distribuídos neste conteúdo Pode ser necessário instalar um aplicativo de leitura QRcode no celular e efetuar login na sua conta Gmail Aula 1 Introdução Tipos de fundações A sociedade vem se desenvolvendo cada vez mais buscando edifícios cada vez mais altos pontes com vãos cada vez mais compridos e estamos continuamente desafiando a natureza E para vencermos estes desafios precisamos de estruturas que sejam capazes de suportar determinados esforços A estrutura de um edifício de uma ponte envolve uma parte visível que chamamos de superestrutura e uma parte escondida que chamamos de infraestrutura A infraestrutura é a estrutura que está abaixo da terra que essencialmente são as fundações ou seja os elementos responsáveis por sustentar as estruturas Sem fundações competentes não é possível construir qualquer empreendimento Os prejuízos oriundos de problemas na fundação afetam toda a estrutura de um edifício Nesse contexto precisamos entender e analisar a fundo os elementos de fundação Os elementos de fundação são divididos em dois elementos o elemento geotécnico de fundação o qual se refere a parte geotécnica isto é o solo e ao elemento estrutural de fundação o qual se refere a parte da fundação que é constituída de concreto aço ou madeira e é responsável pela interface entre estrutura e solo Esses conceitos podem ser observados na figura 11 Videoaula Apresentação Utilize o QRcode para assistir Figura 11 Definição de Fundação 11 Tipos de Fundações Os elementos de fundações são pautados pela ABNT NBR 61222010 a qual classifica as fundações em direta e profunda As sapatas os radiers são exemplos de fundação superficial direta que se define como elemento de fundação em que a carga é transmitida ao terreno pelas tensões distribuídas sob a base da fundação e a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente à fundação é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação ABNT NBR 61222010 item 31 As estacas são exemplos de fundação profunda que se define como elemento de fundação que transmite a carga ao terreno ou pela base resistência de ponta ou por sua superfície lateral resistência de fuste ou por uma combinação das duas devendo sua ponta ou base estar assente em profundidade superior ao dobro de sua menor dimensão em planta e no mínimo 3 0 m ABNT NBR 61222010 item 31 Para entender melhor essa classificação vamos dividir as fundações conforme seu mecanismo de transmissão de carga direto ou indireto e conforme sua profundidade rasa ou profunda Entendemos como fundações Rasas aquelas cuja profundidade de assentamento é menor do que 2b o dobro de sua base Entendemos como fundações profundas aquelas cuja profundidade de assentamento é maior que 2b o dobro de sua base Para a classificação da distribuição de carga consideramos fundação direta aquela que transmite a carga diretamente ao solo isto é majoritariamente pela sua base Já as fundações indiretas são aquelas que transmitem a carga ao longo de seu comprimento Veja o organograma da figura 12 Figura 12 Tipos de fundações As estacas ainda podem ser classificadas em flutuantes mistas ou de ponta Se a estaca funcionar predominantemente ao atrito é chamada de flutuante Se a estaca funcionar predominantemente a resistência de ponta é chamada de ponta Se apresentar um comportamento misto é considerada mista VIDEO AULA TIPOS DE FUNDACAO Videoaula 1 Utilize o QRcode para assistir 11 Fundações Diretas Superficiais As fundações aqui classificadas como diretas superficiais são aquelas que transmitem a carga diretamente ao terreno e que se encontram na superfície O melhor exemplo desse tipo de fundação é a sapata As sapatas transmitem a carga para o solo através de sua base elas podem ser constituídas de diversos materiais desde concreto blocos cerâmicos maciços pedras argamassadas etc O processo construtivo da sapata consiste basicamente em1 escavação de uma vala 2 apiloamento e escoramento da vala3 execução de lastro de concreto magro4 montagem das formas e armaduras 5 concretagem e 6 reaterro da vala Este processo está ilustrado na Figura 13 Figura 13 Sapatas procedimento executivo As sapatas ainda são classificadas como corridas quando suportam elementos lineares como uma parede isoladas quando apoiam elementos de cargas pontuais como pilares e associadas quando apoiam vários tipos de elementos e cargas Figura 14 Sapatas Isoladas corridas e associadas As formas da sapata dependem ainda da solicitação predominante e da área disponível No caso de cargas verticais centralizadas usamos uma sapata centrada já no caso de momentos na fundação usamos sapatas excêntricas Nestas sapatas o centro geométrico da sapata não coincide com o centro geométrico do pilar de forma a permitir a solicitação do momento Esse efeito também ocorre em vigas alavanca Figura 15 Sapatas Excêntricas e com vigas alavanca MASP Os radiers são fundações diretas que transmitem toda a carga de uma estrutura ao solo Funcionam como uma sapata associada de grandes dimensões Os radies podem ser planos lisos nervurados ou celulares caixão a análise para o uso de cada um deles vai depender do nível de solicitação mecânica e da rigidez relativa solo estrutura Figura 16 Radiers O procedimento executivo é semelhante ao da sapata no entanto geralmente ele é feito sobre o solo sem a abertura de vala portanto sem o reaterro VIDEO AULA FUNDAÇÕES DIRETAS SUPERFICIAIS 12 Fundações Diretas Profundas Os tubulões são fundações cujo mecanismo de transmissão de carga é direto porem são fundações consideradas profundas O procedimento executivo de um tubulão está registrado na figura 17 Basicamente é feita a escavação de um poço um furo essa escavação pode ser feita manualmente ou com o auxílio de máquinas Essa região é chamada de fuste do tubulão Quando o tubulão atingir a cota determinada em projeto é feita uma abertura do fuste para se construir a base do tubulão Figura 17 Execução de Tubulões Esse procedimento é bastante moroso e embora existam maquinário para o alargamento da base é predominantemente feito manualmente Por isso o tubulão deve ter um diâmetro mínimo no qual se possa entrar um operário Posteriormente é feita uma verificação das condições geotécnicas da base do tubulão e é feita concretagem Videoaula 2 Utilize o QRcode para assistir Um dos maiores problemas da fundação em tubulão é garantir a estabilidade do furo contra o risco de desmoronamento sobre o operário Quando o furo não for estável se faz necessário usar de um encamisamento Para executar o tubulão abaixo do lençol freático usamos uma técnica chamada de tubulão a ar comprimido em que basicamente rebaixamos o lençol freático com o uso de ar comprimido É instalada uma campanula de aço sobre o tubulão aonde um compressor pressuriza todo o interior do tubulão expulsando a água da ponta Nessas condições o trabalho é muito moroso e caso a descompressão não seja feita corretamente representa um risco muito grande aos operários Figura 17 Tubulões a ar comprimido VIDEO AULA FUNDAÇÕES DIRETAS PROFUNDAS 13 Escolha do tipo de fundações As fundações superficiais diretas sapatas e radiers são usadas quando temos solos de boas resistências localizados na superfície do terreno Sendo que geralmente é inviável rebaixar o lençol freático inviabilizando também o uso dessa fundação abaixo do lençol freático O projeto desse tipo de fundação deve atentarse apara os efeitos de recalque e adensamento das camadas inferiores A execução de sapatas radiers nervurados e celulares demanda recursos de mão de obra e de formas o que acaba por alongar o prazo de execução já os radiers planos são executados de maneira mais rápida Os custos desse tipo de fundação são considerados relativamente baixos As fundações profundas diretas tubulões são usadas quando temos solos de boas resistências localizados em profundidades médias Para executar essas fundações abaixo do lençol freático usamos de tubulões a ar comprimido que são caros e demorados Os tubulões convencionais também são obras morosas e que demandam mão de obra especializada com custos relativamente elevados A tabela a seguir traz um comparativo conceitual para esses tipos de fundação Indicação de Leitura Leia o capítulo 9 de HACHICH W et al Fundações Teoria e Prática São Paulo ABMSABEF PINI 1996 Videoaula 3 Utilize o QRcode para assistir Indicação de Vídeo Execução de Tubulões procedimento httpswwwyoutubecomwatchv5PX8uNvKY Execução de Tubulões conferência de geometria com relação a resistência existem outros testes que não foram executados no vídeo httpswwwyoutubecomwatchvq2jFusebbA Execução de Tubulões ar comprimido httpswwwyoutubecomwatchvgDkfBWmgsVw Aula 2 Fundações Profundas indiretas Construir com segurança sobre os solos tem sido o desafio da engenharia de fundações Dentro deste escopo as estacas apresentam grande destaque como solução de fundações indiretas São elementos de fundação profunda que transmitem as cargas ao terreno pela base e ao longo do seu comprimento conforme a ABNT NBR 6122 2010 As estacas transmitem carga ao solo pelo mecanismo de atrito na sua lateral e de compressãocontato pela sua ponta Classificamos em estacas flutuantes aquelas cujo mecanismo resistente é em sua maioria atrito lateral e em estacas de ponta aquelas cujo mecanismo resistente é a ponta No caso de um comportamento misto as chamamos de estacas mistas As estacas podem ser constituídas de concreto aço madeira ou por combinação destes materiais Além dos materiais existem diversas técnicas para execução de estacas possibilitando a adoção de soluções adequadas aos problemas da engenharia de fundações 21 Estacas escavadas As estacas escavadas são mais comuns justamente por serem mais simples O procedimento resumese em escavar o solo e preencher o furo com concreto No entanto existem diversas técnicas de se fazer esse tipo de execução Vamos abordar de maneira sucinta cada uma delas 211 Estacas escavadas sem estabilização do furo Esse tipo de estaca é usado para pequenos diâmetros por isso também se chama de estaca escavada de pequeno diâmetro na prática é comum referirse a elas como estacas broca O procedimento executivo está resumindo na figura 21 é feita a escavação do furo com ou sem o auxílio de máquinas é posicionada a armadura e então é feita a concretagem da estaca Esse procedimento acaba permitindo que o solo da lateral da estaca relaxe com relação ao seu estado natural de tensões diminuindo consideravelmente a resistência da interface estacasolo Figura 21 Execução de Estacas broca Essa técnica de execução de estacas esbarra em locais com presença de lençol freático nesses casos se faz necessário adotar outra solução de fundação 212 Hélice Continua Monitorada A estaca hélice continua monitorada é uma evolução da estaca escavada tratase de um trado que permite a passagem de concrete por dentro do eixo do próprio trado Dessa maneira é feita a escavação mas quando a esta atinge a cota necessária o trado retira a terra e sobe concretando a estaca simultaneamente de baixo para cima Figura 22 Estaca Hélice continua Esse procedimento só é possível devido a uma válvula encontrada na ponta da estaca que permite a passagem do concreto quando o operador comandar a máquina O maquinário também consegue monitorar a energia usada pelo trado e a pressão e volume de concreto na concretagem Esse procedimento permite que sejam feitas estacas abaixo do lençol freático uma vez que não há o risco de desmoronamento do furo 213 Estaca escavada de grande diâmetro As estacas escavadas de grande diâmetro precisam de uma técnica diferente das estacas brocas pois ocorre o risco de desmoronamento do furo Nesse sentido costumase estabilizar o furo com um polímero ou lama bentonítica O procedimento está ilustrado na figura 23 Figura 23 Estaca escavada de grande diâmetro Primeiramente posicionase uma camisa metálica e então iniciase a escavação Com o início da escavação o furo começa a ser preenchido com o fluido estabilizante esse fluido tem por objeto evitar que o furo desmorone O procedimento de escavação continua e o trado recolhe o solo que está abaixo do fluido de estabilização Esse procedimento repetese até atingir a cota da estaca Ao atingir a cota desejada é feita uma concretagem de baixo para cima que vai expulsando o fluido estabilizante e então posicionase a armadura Essa técnica também se aplica às estacas Barrete a grande diferença é o formato do furo que é retangular além de outras peculiaridades relacionadas ao trado da estaca barrete Figura 24 Estaca Barrete 213 Estaca Raiz As estacas raiz recebem esse nome pois podem ser executadas inclinadas como a raiz de uma arvore Esse tipo de estaca é a única que permite que seja feita perfuração em rocha desde que se tenha disponível a ponteira correta Em função disso ela também é usada para reforços de fundação uma vez que consegue perfurar o concreto O procedimento executivo da estaca resumese em Perfuração com perfuratriz rotativa ou rotopercusiva com circulação de água Inserção simultânea de revestimentos metálicos Expulsão dos detritos da escavação pela própria circulação da água Posicionamento da armadura concretagem da ponta para cima Retirada simultânea do revestimento VIDEO AULA FUNDAÇÕES PROFUNDAS ESTACAS ESCAVADAS 22 Estacas cravadas de deslocamento As estacas cravadas ou estacas de deslocamentos recebem esse nome pois são cravadas no solo causando deslocamento de certos pontos no maciço Esse procedimento gera uma região densificada ao redor da estaca causando um incremento na tensão horizontal contribuindo para a resistência da estaca Videoaula 1 Utilize o QRcode para assistir Figura 25 Estacas Cravadas Estas estacas precisam ser prémoldadas ou préfabricadas pois serão cravadas no solo Elas podem ser de concreto aço ou madeira sendo que cada um dos materiais será mais aproveitado para cada situação A cravação é feita através de um vibrocravador ou por percursão de um martelo O procedimento deve ser feito com bastante cautela pois existem diversos fatores a serem observados A cravação pode danificar a cabeça da estaca por isso é necessário protegela com um capacete composto por uma peça metálica um cepo e um coxim A função do capacete é homogeneizar as tensões e o golpe na cabeça da estaca Figura 26 Estacas Cravadas O efeito da cravação dinâmica da estaca no solo causa muita vibração e pode vir a ocasionar danos em estruturas vizinhas a obra além disso a cravação de uma estaca pode alterar as condições de uma estaca vizinha Esses efeitos fazem das estacas de deslocamento uma solução que é mais utilizada para locais longe dos grandes centros A principal vantagem de estacas cravadas é a capacidade de atravessar o lençol freático As estacas têm peças de comprimento limitadas ao tamanho dos caminhões que é 12m por isso se fazem necessárias emendas As emendas em estacas devem ser feitas com muito zelo pois podem comprometer o alinhamento da estaca Em estacas de madeira é comum fazer a emenda a seco isto é apenas por contato trabalhando apenas a compressão As estacas de madeira são indicadas para regiões submersas ou não ocorram grandes variações de umidade As estacas de concreto são estacas relativamente frágeis que podem romper ou sofrer algum tipo de dano durante a cravação das estacas Essas estacas podem sem emendadas por solda ou por parafusos mas ainda sim recomendase considerar que trabalham apenas a compressão As estacas de aço são as mais simples de se fazer emendas por poderem ser feitas por soldas simples que podem ser feitas em obra As maiores dificuldades com o perfil de aço estão na cravação que pelo perfil ser esbelto é muito fácil ocorrer desvios durante a cravação e estes desvios são difíceis de serem detectados da superfície Outra dificuldade da estaca em aço está na durabilidade dessa maneira o projetista deve prever uma espessura de sacrifício a qual deverá estabilizar o processo corrosivo pela formação da pátina As estacas cravadas permitem que seja feita uma verificação das suas condições de resistência pela nega e repique no momento da sua cravação portanto é possível verificar se as estacas estão atingindo a resistência esperada No caso de solos muito rígidos é possível executar um préfuro afim de alivar as tensões na estaca no momento de cravação VIDEO AULA FUNDAÇÕES PROFUNDAS ESTACAS CRAVADAS A escolha do tipo de fundação vai depender de diversos fatores no caso das estacas usamos as escavadas em locais onde não se é permitido vibrações As estacas cravadas usamos em locais aonde vibrações não são problemas e geralmente onde temos um prazo apertado ou em locais aonde a presença do lençol freático as justifique O quadro a seguir traz um comparativo conceitual das principais soluções de fundações e quais situações se adequam a cada solução de fundação 23 Interação Solo Estrutura Ao fazer o projeto de uma estrutura de fundação é preciso ter em mente que existe uma diferença entre o comportamento teórico e o comportamento na prática Nesse sentido é preciso entender que os valores previstos para as cargas para as resistências e para os deslocamentos nem sempre serão encontrados em modelos experimentais Para exemplificar esse conceito tomemos uma sapata Qual é o comportamento de uma sapata Ela comportase como um apoio de primeiro gênero ou como um engaste Ou talvez como um apoio elástico de rotação Videoaula 2 Utilize o QRcode para assistir Figura 27 Apoios teóricos e reais Na realidade o comportamento é intermediário por isso a estrutura acaba interagindo com o solo isto é a medida que as fundações recalcam ocorre uma mudança na distribuição dos esforços da estrutura que por sua vez carrega mais as fundações e altera os valores de recalque Esse comportamento é o que chamamos de interação soloestrutura Na figura a seguir vemos o efeito da interação solo estrutura de maneira conceitual em um edifício de cargas e vãos homogêneos apoiados sobre um solo homogêneo Os pilares centrais recebem maiores esforços axiais e por isso sofrem maiores recalques Por consequência disso as vigas tendem alterações em seus esforços internos alguns pontos sofrerão alívio e outros serão sobrecarregados essa interação acaba transmitindo uma carga maior do que a teórica para os pilares laterais Figura 28 Interação solo estrutura Essa interação entre o solo e a estrutura não é fácil de se prever sendo assim acaba sendo negligenciada e justamente por isso é comum encontrarmos diversas patologias em nossas edificações VIDEO AULA INTERAÇÃO SOLO ESTRUTURA Indicação de Vídeo Execução de estacas escavadas de pequeno diâmetro httpswwwyoutubecomwatchvbfXItCSOx1o Execução de estacas Hélice Continua httpswwwyoutubecomwatchvgjImHEUgfI Execução de estacas escavadas com fluido estabilizante httpswwwyoutubecomwatchvdNHF5R6RNKc Execução de estacas barrete httpswwwyoutubecomwatchvRmnIDbBKAv0 httpswwwyoutubecomwatchvU5Iz92xHy0U Execução de raiz httpswwwyoutubecomwatchvw5RdTVzNzHo Encerramento Nessa unidade aprendemos a compreender à importância do solo para a Engenharia civil Abordamos os principais métodos executivos de fundações bem como seus conceitos e mecanismos de funcionamento Aprendemos a avaliar e escolher o tipo de fundação para uma obra Videoaula 3 Utilize o QRcode para assistir Videoaula Resolução de Exercícios Utilize o QRcode para assistir Esperamos que este guia o tenha ajudado compreender a organização e o funcionamento de seu curso Outras questões importantes relacionadas ao curso serão disponibilizadas pela coordenação Grande abraço e sucesso Esperamos que este guia o tenha ajudado compreender a 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