Investigação Geotécnica para Fundações: Metodologia e Diretrizes

Investigação Geotécnica do Subsolo Fundações Investigar Terreno a Visitar o local da obra detectando a eventual existência de alagados afloramento de rochas etc b Visitar obras em andamento nas proximidades verificando as soluções adotadas c Fazer sondagem a trado broca com diâmetro de 2 ou 4 recolhendo amostras das camadas do solo até atingir a camada resistente d Mandar fazer sondagem geotécnica SPT É o número de golpes necessários para a cravação dos últimos 30 cm de um barrilete amostrador padrão por um peso de 65 Kg solto a 75 cm de altura em queda livre Exemplo Primeiros 15 cm 5 golpes Os próximos 15 cm 6 golpes 15 cm finais 8 golpes Desprezo os primeiros 15 cm 5 golpes Uso os últimos 30 cm 6 8 golpes Portanto SPT 14 golpes Quantidade de furos de sondagem a executar por m2 de área a construir projeção a construir NBR 8036 Programação de sondagem de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios Área m2 No de Furos 200 2 200 a 400 3 400 a 600 3 600 a 800 4 800 a 1000 5 1000 a 1200 6 1200 a 1600 7 1600 a 2000 8 2000 a 2400 9 2400 Critério do projetista Alguns dos critérios de parada DIRETRIZES PARA EXECUÇÃO DE SONDAGENS ABGE Quando encontrarmos o topo rochoso ou matacão de natureza rochosa Quando em 3 m sucessivos se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais do amostradorpadrão Quando em 4 m sucessivos se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostradorpadrão Quando em 5 m sucessivos se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45cm do amostradorpadrão Dependendo do tipo de obra das cargas a serem transmitidas as fundações e da natureza do subsolo admitese a paralisação da sondagem em solos de menor resistência a penetração do que aquela discriminada anteriormente desde que haja uma justificativa geotécnica ou solicitação do cliente Sondagens não devem estar alinhadas Realizar furos próximos aos extremos da área Distância máxima de 100 m Priorizar posições relevantes na obra pontos de maior carga escadas elevadores reservatórios etc PRINCÍPIOS GERAIS DA APTIDÃO DE SUPORTE DE UM SOLO RESISTENTE Se os solos ABC têm características iguais de resistência é possível implantar a fundação em A Se só A é resistente devemse apoiar fundações de estruturas leves cuja carga limite deve ser determinada por analise de recalque Se A é solo fraco e B é resistente a fundação é do tipo profunda atendendose para a carga limite em função da resistência de C Se AB são solos fracos e C é resistente o apoio da fundação deve ser em C Perfil do Terreno de Implantação SP 03 Cotn 00 NA 100 05 Argila Arenosa 210 12 53 Área Média Argilosa 250 Impenetrável à Percussão As fundações podem ser agrupadas em duas categorias Rasas e Profundas As fundações serão rasas quando D B e profundas em caso contrario D é a cota de apoio do elemento de fundação e B é a menor dimensão deste elemento Dentre os tipos mais comuns de fundação enumeramse a Fundações de edificios casas prédios fábricas etc b Fundações de Torres de rádio televisão energia etc c Fundações de Máquinas martelos fresadoras prensas turbinas etc d Fundações para estruturas portuárias e estruturas maritimas e Fundações para estruturas de suporte muros de arrimo encontros de pontes etc Para desempenhar adequadamente sua função um elemento de fundação deve respeitar certas condições específicas visto que ele constitui o elo que deve propiciar uma integração harmoniosa entre a superestrutura e o subsolo i o elemento de fundação deve ser projetado em posição adequada de tal forma que nenhum fator externo possa prejudicar o seu desempenho ii A fundação como um todo deve estar segura quanto a uma possível ruptura tanto do solo como do próprio elemento estrutural iiiA fundação não pode sofrer deformações ou recalques superiores a certos limites toleráveis para além dos quais começam a aparecer danos na estrutura Bloco Radier Placas de concreto armado sobre as quais toda a edificação se apoia Podem ser rígidos ou flexíveis Capacidade de Carga de Fundações Rasas Os vários tipos de fundação rasas são os blocos as sapatas os radiers as placas etc Elas podem ter várias formas e são projetadas obedecendo a três quesitos principais a ausência de recalques excessivos b inocorrência de ruptura do solo de fundação c inocorrência de ruptura do elemento de fundação Caso algum destes fatores não seja observado poderão sobrevier desde simples danos arquitetônicos até a ruína total do elemento de fundação com conseqüente colapso da própria estrutura A figura abaixo apresenta um maciço de extensão infinita homogêneo isotrópico não saturado carregado por uma sapata de extensão infinita de largura B sob efeito de um carregamento que cresce desde um valor nulo até P Ao cumprirse este carregamento podese construir um gráfico de carga x recalque que tem o aspecto daquele apresentado na figura abaixo Tipos de Ruptura Através de observações do comportamento de fundações em serviço e de modelos de laboratório sujeitos a um carregamento vertical sabese que a ruptura do solo de fundação ocorre por cisalhamento Há tres tipos principais de ruptura descritos na literatura de mecânica dos solo quais sejam Ruptura geral É caracterizada pela existência bem definida de uma superfície de ruptura que vai desde uma cunha triangular situada abaixo da fundação até a superfície do terreno Este tipo de ruptura é repentino e catastrófico Em geral há o tombamento da estrutura O solo superficial em torno da fundação empola e o colapso ocorre em um dos lados Ruptura por Puncionamento A punção é o fenômeno de ruptura no qual um elemento de fundação vaza a camada subjacente Nela não há uma superfície de ruptura bem caracterizada não sendo por isto facilmente observável A medida que a carga cresce há o cisalhamento do solo no contorno do elemento e o movimento vertical de afundamento da estrutura Não ocorre perda de verticalidade nem tampouco o empolamento do solo superficial Com novos acréscimos de carga haverá novos recalques e seguramente o que comanda a capacidade de carga do solo são os recalques Ruptura local A ruptura local é uma condição intermediaria entre os dois tipos extremos já citados Somente numa região imediatamente abaixo da fundação há evidências de ruptura Não há tombamento da estrutura O cálculo da capacidade de carga dos solos segundo recomendações das normas brasileiras pode ser feito através de um dos seguintes critérios i por meio de métodos para a determinação da capacidade de carga desenvolvida na mecânica dos solos ii Por meio de provas de carga sobre placas iiiPor meio de tabelas baseadas na tradição local e de observações do comportamento de estruturas ivPor meio de correlações diversas Determinação da taxa de trabalho do solo por meio de correlações diversas A determinação da taxa de trabalho ou tensão admissível do solo é realizada normalmente através de correlações com o valor do SPT Nestes casos o Nspt médio deve ser considerado como a média aritmética dos vários valores de SPT obtidos dentro do bulbo de pressões cuja profundidade seja de 15 B ou 2B para sapatas isoladas e contínuas respectivamente O intervalo apresentado não deve constituir uma regra rígida absoluta Os solos com SPT inferior a 6 possuem baixa capacidade de suporte e devem merecer estudos especiais caso seja necessário utilizálos como camadas de sustentação de fundações rasas Possivelmente haverá a necessidade de análise mais detalhadas dos recalques Relações entre índice de Resistência à Penetração SPT com as Taxas Admissíveis para Solos Argilosos Argila NO de Golpes Tensões Kg Admissíveis cm2 SPT Sapata Quadrada Sapata Contínua Muito Mole 2 030 020 Mole 3 4 033 060 022 045 Média 5 8 060 120 045 090 Rija 9 15 120 240 090 180 Muito Rija 16 10 240 480 160 360 Dura 30 480 360 Relações entre índice de Resistência à Penetração SPT com as Taxas Admissíveis para Solos Arenosos Areia No de golpes SPT Tesão Admissível Kgcm2 Fofa 4 10 Pouco Compacta 5 10 10 20 Medianamente Compacta 11 30 20 40 Compacta 31 50 40 60 Muito Compacta 50 60 Conforme Hachich et al 1998 o método direto mais empregado na prática é o que correlaciona a tensão admissível do solo com a resistência a penetração das sondagens válida para qualquer tipo de solo natural no intervalo 5 N 20 𝑎𝑑𝑚 𝑁𝑠𝑝𝑡 5 𝑞 Kgcm2 Albieiro Cintra 1996 𝑎𝑑𝑚 𝑁 1 Kgcm2 Mello 75 Solos arenosos No caso de não haver dúvida nas características do solo conhecidas com segurança como resultado da experiência ou fruto de sondagens podese considerar como pressões admissíveis sobre o solo as indicadas na tabela 1 Classe Solo Valores básicos Mpa kgcm2 1 Rocha sã maciça sem laminações ou sinal de decomposição 5 50 Rochas laminadas com pequenas fissuras estratificadas 35 35 3 Solos cocrecionados 4 Pedregulhos e solos pedregulhosos mal graduados compactos 08 8 5 Pedregulhos e solos pedregulhosos mal graduados fofos 05 5 6 Areias grossas e areias pedregulhosas bem graduadas compactadas 08 8 7 Areias grossas e areias pedregulhosas bem graduadas fofas 04 4 8 Areias finas e médias Muito compactadas Compactadas Medianamente compactadas 06 6 04 4 02 2 9 Argilas e solos argilosos Consistência dura Consistência rija Consistência média 04 4 02 2 01 1 10 Siltes e solos siltosos Muito compactados Compactados Medianamente compactados 04 4 02 2 01 1 64 Disposições construtivas 641 Dimensão mínima Em planta as sapatas ou os blocos não devem ter dimensão inferior a 60 cm 642 Profundidade mínima A base de uma fundação deve ser assente a uma profundidade tal que garanta que o solo de apoio não seja influenciado pelos agentes atmosféricos e fluxos dágua Nas divisas com terrenos vizinhos salvo quando a fundação for assente sobre rocha tal profundidade não deve ser inferior a 15 m 643 Fundações em terrenos acidentados Nos terrenos com topografia acidentada a implantação de qualquer obra e de suas fundações deve ser feita de maneira a não impedir a utilização satisfatória dos terrenos vizinhos 644 Lastro 6441 Em fundações que não se apoiam sobre rocha devese executar anteriormente a sua execução uma camada de concreto simples de regularização de no mínimo 5 cm de espessura ocupando toda a área da cava da fundação Recomendações NBR 6122 645 Fundações em cotas diferentes 6451 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 α como mostrado na Figura com os seguintes valores a solos pouco resistentes α 60 b solos resistentes α 45 c rochas α 30 6452 A fundação situada em cota mais baixa deve ser executada em primeiro lugar a não ser que se tomem cuidados especiais Continuará Próxima sexta no mesmo Barraza Horário