Fundações e Obras da Terra - Caderno Pedagógico

ENSINO A DISTÂNCIA FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Copyright 2021 by Editora Faculdade Avantis Direitos de publicação reservados à Editora Faculdade Avantis e ao Centro Universitário Avantis UNIAVAN Av Marginal Leste 3600 Bloco 1 88339125 Balneário Camboriú SC editoraavantisedubr Depósito legal na Biblioteca Nacional conforme Lei nº 10994 de 14 de dezembro de 2010 Nenhuma parte pode ser reproduzida transmitida ou duplicada sem o consentimento da Editora por escrito O Código Penal brasileiro determina no art 184 dos crimes contra a propriedade intelectual Editoração Patrícia Fernandes Fraga Tayane Medeiros dOliveira Projeto gráfico e diagramação Ana Lúcia Dal Pizzol Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca doCentro Universitário Avantis UNIAVAN Maria Helena Mafioletti Sampaio CRB 14 276 CDD 21ª ed 62415 Fundações Engenharia civil Campos Guilherme de Luca C198f Fundações e obras da terra EAD Caderno pedagógico Guilherme de Luca Campos Balneário Camboriú Faculdade Avantis 2022 158 p il Inclui Índice ISBN 9786559013487 ISBNe 9786559013494 1 Fundações Engenharia civil 2 Fundações superficiais 3 Fundações profundas 4 Contenções e obras no Solo 5 Mecânica dos solos 6 Engenharia civil Ensino a Distância I Centro Universitário Avantis UNIAVAN II Título PLANO DE ESTUDOS A Disciplina de Fundações e Obras de Terra tem como metodologia de ensino apresentar a teoria dos temas base importante para o entendimento contendo imagens figuras tabelas e formulações dos conteúdos abordados Há também indicação de material áudio visual livros para leitura complementar e resolução de exercícios Nesta disciplina você será capaz de compreender os conceitos de fundações e suas aplicações estará apto a dimensionar a capacidade resistente do solo que receberá sobrecarga de fundações rasas e profundas conseguirá dimensionar a geometria de fundações rasas e profundas a partir das recomendações técnicas e normativas pertinentes podendo gerenciar equipe para executar fundações conforme requisitos de segurança qualidade e sustentabilidade Ao final conhecerá as principais técnicas para contenções de taludes sendo capaz de avaliar a segurança de taludes naturais e avaliar estabilidade em função de uma possível intervenção Compreenderemos também os conhecimentos básicos para selecionar a melhor técnica e dimensionarmos a geometria de muros a gravidade e a flexão O PAPEL DA DISCIPLINA PARA A FORMAÇÃO DO ACADÊMICO A fundação é um dos elementos estruturais mais importantes em uma edificação Ela é o alicerce necessário para que a obra se mantenha resistente e que com o tempo não haja rupturas na estrutura Neste sentido ter um entendimento profundo e qualificado é fundamental para a melhor aplicação e resultados evitando manutenção prematura e riscos Conhecer e dominar as técnicas a fim de executar obras de fundações e contenções selecionar e dimensionar a fundação adequada em relação às características da obra e adquirir conhecimento de técnicas de dimensionamento de contenção de solos serão as principais competências desenvolvidas na disciplina a fim de cumprir com os objetivos deste curso Em uma edificação convencional as fundações distribuem o peso da construção para o solo da forma mais uniforme possível de maneira segura evitando riscos de deslizamentos de terra e outros problemas Sendo assim pensemos o seguinte de que adianta ser um excelente projetista na área de Arquitetura instalações e estruturas de concreto se todos estes sistemas necessitam de apoiosuporte e devem assim possuir uma boa fundação Diante do exposto é de extrema importância para o engenheiro civil entender a interface solo x fundações para dimensionar e executar de maneira adequada seus projetos de Engenharia na indústria da construção civil PROGRAMA DA DISCIPLINA EMENTA Introdução ao estudo de fundações Tipos de fundações Sondagem para fins de fundações de estruturas Escolha do tipo de fundação Capacidade de carga do elemento de fundação Pressão admissível do terreno Dimensionamento estrutural de fundações Previsão de recalque de fundações Obras de Terra Percolação de água nos solos Estabilidade de taludes e contenções Empuxo de terra Métodos de cálculo do empuxo ativo passivo e no repouso Muros de arrimo e estruturas de contenção de escavações Rebaixamento do lençol freático Tipos de barragens de terra de concreto e de rejeito fatores condicionantes de projeto seções típicas construção controle de execução e instrumentação Ensecadeiras Propriedades de solos compactados e enrocamentos Previsão de tensões e deformações em barragens Análise de pressões neutras Drenos e filtros OBJETIVO GERAL DA DISCIPLINA Transmitir conhecimentos básicos e necessários para a aplicação da engenharia de fundações e contenções em projetos e execução de obras na indústria da construção civil PROFESSOR APRESENTAÇÃO DO AUTOR GUILHERME DE LUCA CAMPOS Sou o professor Guilherme De Luca Campos graduado em Engenharia Civil pela Universidade do Estado de Santa Catarina 2006 Mestre em Engenharia Civil pela Universidade de Pernambuco 2014 Pós graduado em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Faculdade Sociedade Educacional de Santa Catarina 2018 Possuo Experiência profissional principalmente no ramo da Construção Industrial atuando como Engenheiro de Projetos e Obras também fiscalizando grandes obras Industriais Atualmente sou Empresário e trabalho como professor universitário e consultor Lattes httplattescnpqbr6072872602948849 SUMÁRIO UNIDADE 1 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE FUNDAÇÕES 11 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM 12 INTRODUÇÃO À UNIDADE 12 11 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA 13 112 Sondagens a Percussão com SPT Standard Penetration Test 16 113 Ensaio de Cone com CPT Cone Penetration Test 21 114 Demais Técnicas de Investigação Geotécnica 23 12 TIPOS DE FUNDAÇÕES 24 121 Fundações Diretas Rasas ou Superficiais 27 122 Fundação Indireta ou Profunda 30 PARA SINTETIZAR 46 EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 47 GLOSSÁRIO 49 REFERÊNCIAS 51 UNIDADE 2 PROJETO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS 53 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM 54 INTRODUÇÃO À UNIDADE 54 21 CAPACIDADE DE CARGA EM FUNDAÇÕES DIRETAS 54 211 Prova de Carga sobre Placa 55 212 Métodos Teóricos 60 213 Métodos Empíricos 63 214 Métodos Semiempíricos 64 22 PROJETO GEOMÉTRICO DE FUNDAÇÕES DIRETAS 66 221 Segurança do Projeto 67 222 Axialidade 67 223 Executivas 68 224 Geométricas 68 225 Econômicas 69 226 Altura da Sapata 76 227 Fundações Superficiais com Carga Excêntrica 78 229 Radier 80 PARA SINTETIZAR 82 EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 83 GLOSSÁRIO 85 REFERÊNCIAS 86 UNIDADE 3 PROJETO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS 87 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM 88 INTRODUÇÃO À UNIDADE 88 31 CAPACIDADE DE CARGA EM FUNDAÇÕES PROFUNDAS 89 311 Prova de Carga Estática 89 312 Métodos Teóricos 92 313 Métodos Empíricos 94 314 Métodos Semiempíricos 94 32 PROJETO GEOMÉTRICO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS 105 321 Segurança 105 322 Axialidade 106 323 Executiva 106 324 Geométrica 107 325 Econômicas 108 326 Bloco Típico 110 327 Considerações Gerais 112 328 Reformulação de Blocos de Estacas115 329 Pilares com Carga Vertical e Momento 115 PARA SINTETIZAR 118 EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 119 GLOSSÁRIO 122 REFERÊNCIAS 123 UNIDADE 4 CONTENÇÕES E OBRAS DE TERRA 125 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM 126 INTRODUÇÃO À UNIDADE 126 41 TALUDES 127 411 Taludes Naturais 127 412 Taludes Construídos 129 413 Instabilidade de Taludes 130 414 Análise da Estabilidade de Taludes 132 42 ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO 137 421 Muros de Arrimo por Gravidade 138 422 Muros de Arrimo por Flexão 142 423 Influência da Drenagem 146 424 Análise da Estabilidade de Muros de Contenção 146 PARA SINTETIZAR 154 EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 155 GLOSSÁRIO 157 REFERÊNCIAS 158 1 UNIDADE INTRODUÇÃO AO ESTUDO DE FUNDAÇÕES 12 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Descrever os conceitos iniciais de fundações e suas aplicações Distinguir metodologias de investigação geotécnica a fim de conhecer os parâmetros básicos do solo a ser utilizado Apontar os principais tipos de fundações existentes Discutir os conceitos envolvidos no processo de escolha da fundação adequada para o seu projeto INTRODUÇÃO À UNIDADE Seja bemvindo à primeira unidade da disciplina na qual vamos trabalhar os conceitos fundamentais de investigação geotécnica e tipos de fundações Com este conteúdo você terá o conhecimento técnico básico para prosseguir no aprendizado de projetos e na execução de fundações diretas e profundas Neste capítulo serão abordadas as principais técnicas de investigação geotécnica no mercado atual item essencial para identificarmos estimarmos a capacidade e selecionarmos o tipo de fundações adequado Também revisaremos as principais técnicas de fundações utilizadas em nosso mercado A estabilidade de uma edificação depende em primeiro lugar de uma fundação bem dimensionada Para isso a Engenharia já evoluiu ao ponto de garantir que até as estruturas mais pesadas se mantenham estáveis e é claro sem recalques consideráveis mesmo em solos ruins A variedade de sistemas de equipamentos e principalmente de processos executivos é enorme restando o desafio de identificar a maneira mais adequada de acordo com as peculiaridades da obra e do terreno Nesta unidade estudaremos as informações básicas necessárias para estimarmos a resistência e os demais parâmetros do solo além de entendermos as principais técnicas de fundações existentes no mercado 13 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 11 INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA Antes de iniciarmos o projeto de qualquer empreendimento é de suma importância reconhecermos o solo na qual a estrada a edificação ou até mesmo a contenção será projetada e executada Recomendase inclusive que antes mesmo da aquisição do terreno façamos um estudo das características geotécnicas básicas do solo local para verificarmos a viabilidade econômica do projeto O ambiente físico descrito a partir das condições do subsolo constituise em pré requisito para projetos geotécnicos seguros e econômicos No Brasil o custo envolvido na execução de sondagens de reconhecimento normalmente varia entre 02 e 05 do custo total de obras convencionais podendo ser mais elevado em obras especiais ou em condições adversas de subsolo Independentemente da abordagem projetos de geotécnicos de qualquer natureza são em geral executados com base em ensaios de campo cujas medidas permitem uma definição satisfatória da estratigrafia do subsolo e uma estimativa realista das propriedades de comportamento dos materiais envolvidos Novos e modernos equipamentos de investigação foram introduzidos nas últimas décadas visando ampliar o uso de tecnologias distintas e diferentes condições de subsolo A investigação geotécnica constituise de um prérequisito para projetos geotécnicos seguros e econômicos representando as características de tensão x deformação x resistência do solo Aplicado a projeto de fundações a prospecção do solo permite conhecer e analisar as seguintes informações do solo O tipo de terreno rochoso arenoso argiloso etc As camadas constituintes do solo A resistência dessas camadas O nível do lençol freático A seguir vamos entender as principais técnicas de investigação geotécnica aplicadas a projetos de fundações e contenções em obras de pequeno e médio porte 14 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 111 Poços Manuais e Sondagem a Trado Em pequenos projetos residenciais em que os investimentos são limitados o engenheiro civil poderá optar por executar investigações geotécnicas mais simples Lembramos que apesar de não ser recomendado por norma é uma prática utilizada no mercado em pequenos projetos em que o engenheiro civil com seu conhecimento teórico e prático estima e assume valor de capacidade de carga de solo através de simples investigação Os poços são escavações manuais que objetivam o conhecimento do perfil do terreno grau de compactação das camadas e coletas de amostras para caracterização empírica e a possibilidade de ensaios de laboratório A Norma ABNT NBR 9604 regulamenta e traça as diretrizes de sua execução Na Figura 01 observamos a execução do ensaio e coleta de amostras Figura 01 Execução da Investigação tipo poço e coleta de amostras Fonte Arquivo pessoal do autor 2022 Já a sondagem a trado manual é executada com uma ferramenta chamada trado concha ou helicoidal com diâmetro variável Estas sondagens são executadas em solos argilosos ou arenosos até atingir uma profundidade que é limitada pelo nível dágua São utilizadas para coletas de amostras identificação do perfil do terreno e determinação do NA A Norma ABNT NBR 9603 Sondagem a trado Procedimento de 1986 regulamenta e traça diretrizes de sua execução Na Figura 02 observamos a execução do ensaio e a coleta de amostras 15 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 02 Execução da Investigação tipo Trado Manual Fonte Arquivo pessoal do autor 2022 Os métodos apresentados possuem limitação de profundidade em função das características do solo e a presença de lençol freático que podem chegar de três a cinco metros de profundidade Ambos não informam a resistência do solo investigado um dos parâmetros mais importantes em projetos de fundações Para estimar esta informação existem alguns métodos empíricos na literatura utilizados por engenheiros com experiência no solo investigado O Quadro 01 apresenta uma correlação empírica para solos coesivos igualmente estabelecida por TerzaghiPeck Esta correlação entre o grau de compactação e a resistência à compressão é simples e pouco precisa indicada apenas como parâmetro indicativo A norma ABNT NBR6122 na revisão anterior a 1996 também possuía uma tabela de tensão admissível em função do tipo de solo Apesar de retirada na revisão posterior a 1996 muitos engenheiros ainda utilizam como parâmetro para pequenos projetos 16 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Quadro 01 Correlação entre o grau de compactação e a resistência TIPO DE SOLO CONSISTÊNCIA TENSÃO ADMISSÍVEL KGFCM² Argila Muito mole 025 Mole 025 a 05 Média 05 a 10 Rija 1 a 2 Muito rija 2 a 4 Dura Maior que 4 Areia Fofa 1 Pouco compacta 1 a 2 Medianamente compacta 2 a 4 Compacta 4 a 6 Muito compacta 6 Fonte Elaborado pelo autor 2021 a partir de TerzaghiPeck 1978 112 Sondagens a Percussão com SPT Standard Penetration Test Segundo Guimarães e Peter 2018 o SPT mede a resistência do solo ao longo de uma profundidade desejada da seguinte maneira retiramse amostras deformadas a cada um metro de solo atravessado medese a resistência oferecida pelo solo à cravação do amostrador padrão ou seja a cada metro perfurado medese a posição do nível de água quando encontrado durante a perfuração O ensaio foi idealizado e teve seu procedimento apresentado por Decourt Albiero e Cintra 1998 No Brasil o ensaio está normalizado pela ABNT por meio da ABNT NBR 64842001 É o ensaio mais utilizado em projetos de construção civil Segundo a ABNT 9036 1983 a cada 1200 m² de área da projeção em planta do edifício deve conter no mínimo uma sondagem para cada 200m m² Nas edificações entre 1200m² e 2400m² devese fazer uma sondagem para cada 400m² que excederem este tamanho Acima de 2400m² o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser 17 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Dois para área da projeção em planta do edifício até 200m² Três para área entre 200m² e 400m² Conforme a NBR 6484 ABNT 2020 a metodologia executiva deste tipo de sondagem consiste na perfuração do solo através do equipamento a trado com profundidade de até 01 um metro ou até o surgimento do nível de lençol freático instalandose em seguida o tubo de revestimento Após realizase a cravação do amostrador padrão que conforme a aplicação dos golpes do martelo de 65kg a uma altura de 75cm avança no solo em análise Ao decorrer destes golpes utilizandose do tubo de revestimento como referência marcase na haste do amostrador 03 três marcações de 15cm totalizando em um segmento de 45cm Na Figura 03 podese observar a esquematização do SPT apresentado por Schnaid e Odebrecht 2012 Figura 03 Esquematização do SPT Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Schnaid e Odebrecht 2012 Segundo a NBR 6484 ABNT 2020 quando a perfuração atingir a marca de 45cm o índice de resistência à penetração Nspt ocorre pela soma do número de golpes consecutivos realizados para o avanço do amostrador padrão nos últimos 30cm Na 18 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura a seguir exemplificase o ensaio SPT identificandose os principais itens do procedimento Além da amostragem para análise laboratorial podemse obter amostras deformadas do solo em questão para classificação De acordo com a NBR 6484 ABNT 2020 a correlação empírica classifica o solo partindo da relação entre as características observadas na amostra deformada e o Nspt obtido Na Figura 04 apresentase um relatório de sondagem de modo a exemplificar os resultados a serem analisados e utilizados para o dimensionamento de projetos Figura 04 Exemplo relatório de sondagem à percussão Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Costa 2019 A partir dos resultados obtidos neste ensaio formulações semiempíricas foram desenvolvidas por estudiosos da área São exemplos as fórmulas AokiVelloso e DécourtQuaresma utilizados para dimensionamento de fundações profundas e que serão apresentados na Unidade 03 desta disciplina 19 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Com os resultados de números de golpes por camada que varia de 1 a 40 e a descrição física do solo podemos também obter indiretamente diversos parâmetros do solo os quais serão utilizados posteriormente nesta disciplina A seguir alguns exemplos de parâmetros que podem ser obtidos Figura 05 Compacidade e Consistência dos Solo Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de ABNT NBR 6484 2001 20 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 06 Parâmetros do Solo em função do SPT Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Godoy 1972 Tabela 01 Peso Específico de Solos Argilosos Nspt Consistência Peso Específico kNm3 2 Muito mole 13 3 5 Mole 15 6 10 Média 17 11 19 Rija 19 20 dura 21 Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Godoy 1972 SUGESTÃO DE VÌDEO A fim de entendermos melhor o processo executivo do ensaio SPT recomen damos a visualização do vídeo ENSAIO DE SPT COMO É FEITO httpswww youtubecomwatchvkObR7PoxGx8 21 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 113 Ensaio de Cone com CPT Cone Penetration Test Segundo Albuquerque e Garcia 2020 também conhecido como deep sounding o CPT Cone Penetration Test foi desenvolvido na Holanda com o propósito de simular a cravação de estacas Neste ensaio a resistência lateral é obtida pela diferença entre a resistência total correspondente ao esforço estático necessário para a penetração do conjunto em uma extensão de aproximadamente 25cm e a resistência de ponta quando se cravam somente 4cm da ponta móvel O princípio do ensaio consiste na cravação no terreno de uma ponteira cônica a uma velocidade constante de 20mms A secção transversal do cone apresenta uma área de 10cm² A seguir a Figura 07 e a Figura 08 ilustram a execução desta técnica Figura 07 Ensaio CPT Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Schnaid e Odebrecht 2012 22 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 08 Ensaio CPT Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Schnaid e Odebrecht 2012 O penetrômetro piezocone elétrico CPTu estabelece o padrão para a caracterização geotécnica e geoambiental do solo A ferramenta CPTu mais básica mede Resistência da ponta Pressão dinâmica dos poros O atrito da luva continuamente durante a penetração O resultado é um perfil contínuo eletrônico de dados do solo parâmetros de design e aplicações de design direto A seguir podemos observar a Figura 09 que demonstra os resultados do ensaio As informações de resistência lateral FS e ponta GC são apresentadas diretamente no próprio método 23 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 09 Resultados do ensaio CPT Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Schnaid e Odebrecht 2012 Os ensaios CPT Cone Penetration Test e CPTU piezocone com medição da pressão intersticial são considerados internacionalmente como uma das mais importantes ferramentas de prospecção geotécnica No Brasil este método apesar da crescente utilização ainda é pouco utilizado no mercado em função dos custos e o desconhecimento técnico por parte do corpo técnico de mercado No ensaio CPT medemse as resistências de ponta e lateral qc e fs No ensaio CPTU medese ainda a pressão intersticial da água A Norma ABNT NBR 12069 de 1991 MB 3406 regulamenta e traça suas diretrizes de sua execução 114 Demais Técnicas de Investigação Geotécnica A fim de complementar os estudos a seguir veremos a lista de técnicas de investigação geotécnica utilizadas em projetos específicos conforme as necessidades especiais e investimentos envolvidos 24 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Sondagens Rotativas ABNT NBR 6484 Ensaio de Palheta ou Vanetest ABNT NBR 10905 Ensaio Pressiométrico PMT ASTM D4719 Ensaio Dilatométrico DMT Marchetti1980 Ensaio Panda SOL SOLUTION2009 SAIBA MAIS Para complementar e aprofundar nossos estudos sobre investigação conheça o livro Ensaios de campo e suas aplicações à Engenharia de Fundações de Fernando Schnaid e Edgar Odebrecht 12 TIPOS DE FUNDAÇÕES Fundação é o elemento estrutural que transfere ao terreno os esforços atuantes em uma estrutura A Figura 10 representa a transferência de cargas em uma edificação convencional Notem que a laje suporta as cargas iniciais transfere para as vigas as quais transmitem para os pilares que por último passam para as fundações Por isso para dimensionar uma fundação necessitamos do projeto estrutural definido 25 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 10 Transferência de cargas em uma edificação Fonte Elaborada pelo autor 2022 Em função das características da obra e do solo local isso pode representar de 4 a 10 do custo global do empreendimento podendo chegar a 20 Também poderá representar inviabilidade referente à construção de um empreendimento qualquer Para elaborar um projeto de fundações é necessária uma sequência de análises A Figura 11 representa estas etapas Com as informações de projeto arquitetônico e estrutural e a investigação do terreno SPT teremos base para selecionarmos o tipo de fundação adequada para o projeto sempre avaliando o melhor custo x benefício para cada caso 26 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 11 Etapas de projeto de fundações Fonte Elaborada pelo autor 2022 Um projeto otimizado pode levar a uma economia significativa no custo de uma fundação devendo ser elaborado por profissionais experientes de forma conjunta com o projetista estrutural da edificação uma vez que o projeto de fundações e o projeto estrutural estão totalmente interligados e mudanças em um provocam reações imediatas no outro Uma das variáveis de economia no projeto a ser elaborado está na escolha do tipo de fundação a ser executada devendo o profissional envolvido ter o conhecimento das modalidades disponíveis no mercado e de suas características São diversas as variáveis a serem consideradas para a escolha do tipo de fundação Em uma primeira etapa é preciso analisar os critérios técnicos que condicionam a escolha por um tipo ou outro de fundação Os principais itens a serem considerados são 9 Topografia da área Dados sobre taludes e encostas necessidade de cortes e aterros Dados sobre erosões Dados sobre ocorrência de solos moles na superfície Presença de obstáculos como aterros com lixo ou matacões 27 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Características do maciço de solo Variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas Existência de camadas resistentes ou adensáveis Compressibilidade e resistência do solo Posição do nível dágua 9 Dados da estrutura Arquitetura tipo e uso da estrutura 9 Dados sobre as construções vizinhas Tipo de estrutura das fundações vizinhas Existência de subsolo Possíveis consequências de escavações e vibrações provocadas pela nova obra Danos já existentes 9 Aspectos econômicos Além do custo direto para a execução do serviço devese considerar o prazo de execução há situações em que uma solução mais custosa oferece um prazo de execução menor tornandose mais atrativa Existem várias possibilidades de fundações para um projeto Basicamente estão divididas em dois grandes grupos de técnicas as fundações diretas e as fundações profundas A seguir vamos entender suas características 121 Fundações Diretas Rasas ou Superficiais Elementos de fundação em que a carga é transmitida ao terreno predominantemente pelas pressões distribuídas sob a base da fundação e que a profundidade de assentamento em relação ao terreno adjacente é inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação B Incluemse neste tipo de fundação as sapatas os blocos os radiers as sapatas associadas as vigas de fundação e as sapatas corridas 28 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Na Figura 12 conseguimos visualizar o modo de transferência de cargas deste grupo Notem o que ocorre na sua base Quanto maior a área da base menor a tensão que será transferida para o solo portanto melhor para o conjunto Figura 12 Fundação Direta Fonte Elaborada pelo autor 2022 9 Blocos de Fundação Direta Assumem a forma de bloco escalonado ou pedestal ou de um tronco de cone Alturas relativamente grandes e que resistem principalmente por compressão Figura 13 Bloco de fundação direta Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2001 29 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Sapatas Sapatas isoladas ou associadas São elementos de apoio de concreto de menor altura que os blocos que resistem principalmente por flexão Sapatas podem ser Circulares B Quadradas L B Retangulares L B Corridas L 3B ou L 5B Figura 14 Sapatas Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2001 9 Radier Quando todos pilares de uma estrutura transmitirem as cargas ao solo através de um único elemento Este tipo de fundação pode envolver grande volume de concreto em função das características da obra o que acaba tornandoa relativamente onerosa Há incidência quando a área das sapatas ocupar cerca de 70 da área coberta pela construção ou quando se deseja reduzir ao máximo os recalques diferenciais 30 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 15 Fundação tipo Radier Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2001 Pode ser viável para projetos de baixas cargas com terreno superficial resistente Podemos exemplificar sua utilização em construções com alvenaria estrutural tipo Steel frame Wood frame 122 Fundação Indireta ou Profunda Elementos de fundação em que a carga é transmitida ao terreno através da base resistência de ponta por sua superfície lateral resistência de fuste ou por uma combinação das duas São consideradas fundações indiretas ou profundas aquelas com apoio superior a três metros de profundidade Segundo Oliveira e Brito 2000 a estrutura é assentada a uma cota de solo superior ao dobro de sua menor dimensão em planta Há diversos tipos de fundações profundas sendo aquelas com maior destaque estaca prémoldada estaca escavada estaca hélice e tubulão A seguir na Figura 16 conseguimos visualizar a formar de transmissão dos esforços para o solo através da ponta e da lateral da estaca e demais características físicas bloco de coroamento comprimento 31 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 16 Fundação Direta Fonte Elaborada pelo autor 2022 As técnicas de fundações profundas geralmente possuem custo financeiro superior às fundações diretas porém devem ser utilizados quando encontramos solos pouco resistentes cargas estruturais elevadas solos superficiais sujeito a erosão fundações em locais alagados ou abaixo do nível do lençol freático possibilidade de escavações futuras e próximas ao local Cada projeto deve ser analisado individualmente em função de suas particularidades Os tipos de fundações profundas mais especificadamente as estacas podem ser divididos em duas categorias as estacas de deslocamento e as estacas sem deslocamento Na primeira categoria englobamse as estacas prémoldadas de concreto metálicas Franki e hélice de deslocamento já na segunda as estacas Strauss barretes estações e a hélice contínua FRANÇA 2011 Existe atualmente uma grande variedade de estacas para fundações Com certa frequência um novo tipo é introduzido no mercado e sua técnica está em permanente evolução Entre os principais materiais empregados na sua confecção podese destacar a utilização de madeira aço e concreto Quanto às características executivas podem 32 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA ser subdivididas em estacas cravadas de deslocamento e estacas escavadas sem deslocamento Existem ainda outros critérios de classificação quanto à sua i finalidade ii trabalho e ii inclinação A Figura 17 representa os principais critérios citados conforme Ferreira 2010 Figura 17 Cação das Estacas Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Ferreira 2010 Quanto à finalidade Quanto à execução Quanto à inclinação 33 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Tubulão É um elemento estrutural de fundação que transmite a carga ao solo resistente por compressão geralmente em grandes profundidades É composto por um fuste cilíndrico e uma base alargada em forma de tronco de cone É uma fundação que possui características de fundação rasa por possuir base alargada mas também de fundação profunda em função da sua profundidade Opção para projetos com cargas muito elevadas e áreas com dificuldades para adoção de técnicas de fundação mecanizadas Também indicado para regiões afastadas de grandes centros urbanos com solos argilosos em função do menor risco de desmoronamento É uma técnica com baixa tecnologia e sujeita a grandes riscos de segurança do trabalho Podese citar como riscos queda de pessoas ao entrarem ou saírem da escavação soterramento queda de ferramenta e equipamentos choque elétrico infecções asfixia ou intoxicação cgases afogamento inundação Possui como vantagens Possibilidade de descida do operário nas escavações para limpeza da base menor custo de mobilização menor intensidade de vibrações e ruídos possibilidade de verificação in loco das camadas do solo De acordo com o método de escavação tubulões podem ser classificados como Tubulão Céu Aberto e Tubulão Ar Comprimido O Tubulão a Céu Aberto consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente com diâmetro mínimo de 70cm em solo coeso de modo que não haja desmoronamento durante a escavação e acima do nível da água Caso haja tendência de desmoronamento revestese o furo com alvenaria de tijolo tubo de concreto ou aço O fuste é escavado até a cota desejada A base é alargada e em seguida enchese de concreto A Figura 18 ilustra as características desta técnica Figura 18 Tubulão a Céu Aberto Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2001 34 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA O Tubulão a Ar Comprimido possui forma construtiva parecida com a anterior porém com injeção de ar comprimido A utilização de ar comprimido é feita caso se encontre durante a escavação o lençol freático de água Caso contrário a perfuração é contínua sem a necessidade de compressão A Figura 19 ilustra as características desta técnica Figura 19 Tubulão a Ar Comprimido Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 1983 9 Estacas Cravadas ou de Deslocamento As estacas cravadas estacas prémoldadas são elementos préfabricados em madeira metal ou concreto que são introduzidos no solo através de percussão prensagem ou vibração com recurso a maquinária própria deslocando o solo durante sua cravação A Figura 20 ilustra as características desta técnica utilizando como equipamento o martelo por gravidade 35 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 20 Bate Estaca por Gravidade Fonte Elaborada pelo autor 2022 9 Estaca PréFabricada de Madeira As estacas de madeiras devem ser de madeira dura resistente em peças retas roliças e descascadas podendo ser o tronco da árvore O diâmetro da seção pode variar de 18cm a 35cm e o comprimento deve ser de 5 a 8 metros geralmente limitado a 12 metros com emendas Antes da difusão da utilização do concreto elas eram empregadas quando a camada de apoio às fundações se encontrava em profundidades grandes Para sua utilização é necessário que elas fiquem totalmente abaixo dágua o nível dágua não pode variar ao longo de sua vida útil Como vantagens podemos citar a fácil cravação fácil corte e emenda Já como desvantagens é sujeita a ataque de fungos o tratamento é oneroso de eficácia duvidosa e só aceito atualmente em obras provisórias também resistem à pequenas cargas Em função dos atuais custos das madeiras nobres considerando as legislações vigentes e questões ambientais atualmente é uma técnica que utiliza madeiras tipo coníferas para fundações provisórias canteiro pontilhão de acesso 36 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Estaca Metálica Constituídas por peças de aço laminado ou soldado como perfis de secção I e H chapas dobradas de secção circular tubos quadrada e retangular bem como trilhos reaproveitados após remoção de linhas férreas Nos dias atuais não se discute mais o problema de corrosão de estacas metálicas quando permanecem inteiras ou totalmente enterradas em solo natural isto porque a quantidade de oxigênio nos solos naturais é tão pequena que a reação química tão logo começa e já se esgota completamente Em função de suas características pode ser cravada por martelo de gravidade martelo hidraúlico de impacto e martelo vibratório A Figura 21 ilustra as características desta técnica Figura 21 Estaca Metálica Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de ABEF 2012 Possuem como vantagens a alta resistência a esforço transversais bom reaproveitamento de sobras por corte e emenda fácil transporte manuseio e cravação Podem atingir grandes cargas resistentes e causam pouco distúrbio no terreno e mínima 37 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA vibração na sua cravação Como desvantagens podemos citar o seu alto custo e possíveis problemas de corrosão em ambientes agressivos 9 Estaca PréFabricada de Concreto Técnica com excelente custo x benefício que pode ser fabricada no local armado ou protendido e feita em empresas especializadas método que propicia bom controle de qualidade e que pode ser exercido tanto na confecção quanto na cravação Fixada após a análise do perfil geotécnico e definições de projeto Podem ser de concreto armado ou protendido adensado por vibração ou centrifugação As secções transversais mais comumente empregadas são circular maciça ou vazada quadrada hexagonal e a octogonal Suas dimensões são limitadas para as quadradas de 030m x 030m e para as circulares de 040m de diâmetro Secções maiores são vazadas Cuidados devem ser tomados no seu levantamento A carga máxima estrutural é especificada pelo fabricante As estacas de concreto são indicadas para transpor camadas extensas de solo mole e em terrenos em que o plano de fundação se encontre a uma profundidade homogênea sem restrição ao seu uso abaixo do lençol freático O comprimento de cravação real às vezes difere do previsto pela sondagem levando à duas situações a necessidade de emendas ou de corte No caso de emendas geralmente constituise em um ponto crítico dependendo do tipo de emenda luvas de simples encaixe luvas soldadas ou emenda com cola epóxi através de cinta metálica e pinos para encaixe O processo de cravação mais utilizado é o de cravação dinâmica em que o bate estaca utilizado é o de gravidade Este tipo de cravação promove um elevado nível de vibração que pode causar problemas à edificações próximas do local Como vantagens podemos citar o custo bastante competitivo grande durabilidade disponibilidade no mercado de peças de várias dimensões de seção transversal podendo receber cargas de 150 kN até 2200 kN 15 a 220 tf a possibilidade de ser preparada previamente com armadura reforçada para transporte e facilidadeconfiabilidade nas emendas quando soldadas Como desvantagens podemos citar as possíveis sobras em terrenos heterogêneos o que representam perdas a necessidade de cravação a partir de nível próximo do arrasamento para minimizar perdas maior custo com armadura em função do reforço para transporte grande vibração no processo de cravação o que pode comprometer construções próximas e exige operação de corte e preparo para ligação com o bloco de coroamento 38 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA A Figura 22 ilustra as características desta técnica Figura 22 Estaca Préfabricada de Concreto Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de ABEF 2012 9 Estacas Escavadas ou Sem Deslocamento As estacas escavadas sem deslocamento do solo são executadas in loco através de perfuração do terreno por um processo qualquer com remoção de material com ou sem revestimento com ou sem a utilização de fluído estabilizante A seguir vamos conhecer as principais técnicas deste grupo de estacas 9 Estaca Franki A estaca franki é um tipo de fundação profunda com a função de distribuir cargas 39 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA da superestrutura ao solo De acordo com a NBR 6122 é um tipo de estaca moldada in loco executada pela cravação de um tubo metálico que funciona como uma camisa de proteção livre na extremidade superior e na inferior preenchido em sua base com areia e pedra aderidos às paredes do tubo por atrito No Brasil a técnica não evoluiu tecnologicamente e por isso é pouco utilizada A seguir a Figura 23 ilustra as características desta técnica Figura 23 Estaca Franki Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de ABEF 2012 Por possuir características de estaca cravada cravação dos tubos metáticos com martelo de gravidade e estaca escavada processo de concretagem in loco encontramos autores que a definem como cravada e outros como escavada Estas estacas abrangem a faixa de carga de 500kN a 1700kN Ao contrário das estacas prémoldadas estas são recomendadas para o caso de a camada resistente encontrarse à profundidades variáveis Possuem como vantagens alta capacidade de carga superfície rugosa o que lhe confere grande resistência por atrito lateral e base alargada o que também propicia boa resistência de ponta Como desvantagens podemos citar alta vibração no processo executivo e o fato de que costumam atingir no máximo 18 metros em função de suas características 40 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Estaca Tipo Broca Estas estacas são executadas por uma ferramenta simples denominada de broca trado de concha ou helicoidal um tipo de saca rolha que pode atingir até 6 metros de profundidade com diâmetro variando entre 15cm a 25 cm sendo aceitáveis para pequenas cargas ou seja de 40kN a 50kN Recomendase que sejam executadas estacas somente acima do nível do lençol freático para evitar o risco de estrangulamento do fuste O espaçamento entre as estacas brocas em uma edificação não pode ultrapassar quatro metros e devem ser colocadas nas interseções das paredes Existem algumas outras restrições feitas a este tipo de estaca baixa capacidade de carga há perigo de introdução de solo no concreto quanto ao enchimento trabalha apenas à compressão sendo que às vezes é utilizada uma armadura apenas para fazer a ligação com os outros elementos da construção Pode ser executada manualmente através de trado manual ou mecanicamente Esta técnica é bastante utilizada em pequenos projetos com solo superficial e baixa resistência As Figuras 24 e 25 ilustram a técnica manual e a técnica mecânica Figura 24 Broca Manual Fonte Elaborada pelo autor 2022 41 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 25 Broca Mecânica Fonte Elaborada pelo autor 2022 9 Estaca tipo Strauss Como característica principal o sistema de execução da estaca tipo Strauss usa revestimento metálico recuperável de ponta aberta para permitir a escavação do solo podendo ser em solo seco ou abaixo do nível dágua executandose estacas em concreto simples ou armado A seguir a Figura 26 ilustra as características desta técnica Figura 26 Estaca Strauss Fonte Elaborada pelo autor 2022 42 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Estas estacas abrangem a faixa de carga compreendida entre 200kN e 800kN com diâmetro variando entre 25cm e 40cm A estaca strauss apresenta vantagem de leveza e simplicidade do equipamento que emprega o que possibilita a sua utilização em locais confinados em terrenos acidentados ou ainda no interior de construções existentes com o pé direito reduzido Outra vantagem operacional é de o processo não causar vibrações que poderiam provocar danos nas edificações vizinhas ou instalações que se encontrem em situação relativamente precária Como desvantangens podemos citar a utilização em pequenas e médias cargas máximo de 150tf por pilar O controle de profundidade é limitado e precisa ser executado por pessoa de confiança não podendo ser utilizado em solos arenosos e é preciso ter muito cuidado para evitar o seccionamento da estaca por invasão de terra ou aderência do concreto ao revestimento durante a retirada da camisa metálica pois isso depende da experiência do operador com difícil controle 9 Fundação Hélice Contínua A estaca hélice contínua passou a ser utilizada no Brasil em 1980 e veio a ser mais difundida em 1993 sendo uma fundação que ocorre pela escavação do solo por meio de um trado contínuo que possui hélices em que realiza a escavação e a concretagem simultaneamente Na Figura 27 é possível verificamos o processo executivo da estaca hélice contínua 43 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 27 Processo executivo estaca hélice contínua Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Botelho 2015 A NBR 6122 ABNT 2019 determina o método de execução das estacas hélices contínuas iniciando com a perfuração do solo com a hélice em rotação até a cota determinada em projeto não sendo realizado ainda a retirada Desta maneira podese iniciar a concretagem injetando concreto pelo trado e então retirando o solo junto da hélice sem rotação Após finalizadas estas etapas é permitida a colocação da armadura a qual deve ser dimensionada ao ser projetada A própria norma ressalva quanto aos materiais em que o concreto necessita ser bombeável composto de cimento pedrisco areia e brita sendo permitido o uso de aditivos quando se julgar necessário Este tipo de fundação é bastante utilizado devido as suas vantagens tais como a velocidade de execução a não vibração e a capacidade de suportar elevadas cargas sendo possível produzir até 15 estacas em um só dia conforme relatos de executores Vale ressaltar que estas estacas podem ser usadas até abaixo do nível da água podendo chegar a sua perfuração até 38 metros com diâmetros que variam entre 30cm a 120 cm A Figura 28 ilustra a carga de catálogo referente a cada diâmetro de estaca executada por hélice contínua 44 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 28 Quadro de Cargas da Estaca Hélice Contínua Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Cintra e Aoki 2010 SUGESTÃO DE VÍDEO A fim de entendermos melhor o processo executivo de estaca tipo hélice con tínua recomendamos o vídeo Estaca Hélice Contínua Metodologia e Execução disponível no Youtube httpswwwyoutubecomwatchvgjImHEUgfI 9 Estaca Raiz De acordo com a NRB6122 ABNT 2010 estaca raiz é um tipo de estaca armada e preenchida com argamassa de cimento e areia moldada in loco e executada por meio da perfuração rotativa ou rotopercussiva revestida integralmente no trecho do solo por um conjunto de tubos metálicos recuperáveis Executada com revestimento recuperável a escavação é feita por circulação de água simultaneamente à introdução do revestimento Pode ser executado em solo saturado atravessar matacões e camadas de elevada resistência Possui resistência à tração 45 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA podendo ser executada inclinada Como vantagens podemos citar a não vibração no processo executivo sendo utilizada abaixo do lençol freático avançando em solos resistentes e até mesmo em rocha sendo fortemente armadas para resistir à tração e esforços transversais equipamento versátil que permite a execução de estacas em terrenos acidentados e em locais com pédireito reduzido Já como desvantagens citamos o custo elevado produtividade limitada e seu processo executivo requer grande isolamento de área por gerar lama e resíduos A Figura 29 ilustra suas características executivas Figura 29 Estaca Raiz Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Brasfond 1991 SAIBA MAIS Para complementar e aprofundar seus estudos sobre tipos de fundações e características executivas conheça o livro Manual de Execução de Fundações e Geotecnia Práticas Recomendadas da Editora PINI 46 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA PARA SINTETIZAR Nesta unidade foram revisados os conceitos básicos e importantes para entendermos o processo de projeto e o dimensionamento de fundações As principais técnicas de investigação geotécnica no atual mercado foram apresentadas Destaque para a técnicas SPT Sondagem a Percussão e CPT Ensaio de Cone Também apontamos as principais tecnologias de projeto e execução de fundações utilizadas em nosso mercado Destaque para a fundação direta do tipo sapata as fundações profundas préfabricadas de concreto e a fundação profunda tipo hélice contínua 47 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 01 O processo de sondagem do solo é imprescindível para a escolha e dimensionamento das fundações Sendo assim referente ao método Direto de Sondagem à Percussão SPT Standart Penetration Test segundo a Norma ABNT NBR 6484 SPT Método de ensaio é incorreto afirmar que a O ensaio SPT deve ser realizado só até quando em 3m sucessivos obtiverse 30 golpes para penetração dos 15cm iniciais do amostrador b A cada SPT prosseguese o avanço da sondagem empregando o trado acima do nível de água ou lavagem abaixo do nível de água até a profundidade do novo ensaio c Na penetração por batida do martelo é contado o número de golpes aplicados para a penetração de cada terça parte aproximada dos 45cm do barrilete amostrador d O resultado do ensaio SPT corresponde à quantidade de golpes necessária para fazer penetrar no fundo do furo o barrilete amostrador nos seus últimos 30cm São feitas anotações da penetração do barrilete em centímetros quando o martelo é simplesmente apoiado ou golpeado sobre o ressalto e Para cravar o barrilete adotase a verificação de um impacto de uma massa metálica de um amostrador de 65 Kgf caindo em queda livre de 75cm de altura 02 No projeto de uma edificação em função das características da obra e do laudo de sondagem do solo chegouse à conclusão da necessidade de utilização de fundações profundas com estacas Considere definições a seguir sobre os tipos de estacas disponíveis no mercado I Estaca argamassada in loco é produzida no canteiro de obras diretamente no local indicado no projeto de fundações Caracterizase por perfuração rotativa e por apresentar elevada resistência ao longo do fuste que é inteiramente armado em todo seu comprimento II Estaca cravada moldada no local de sua execução que se caracteriza pela utilização de uma base alargada ou bulbo preenchido com material granular bucha seca ou concreto para que a carga originada da superestrutura seja suportada pela 48 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA resistência de ponta e pela resistência lateral III Estaca de fundação profunda moldada in loco e executada com auxílio de um equipamento conhecido como bateestaca que consiste de um guincho tripé pilão tubos guia e sonda sendo inserida no terreno após remoção prévia do solo IV Tipo de fundação profunda executada com equipamento de trado helicoidal contínuo que realiza a concretagem da estaca simultaneamente à retirada do solo e se caracteriza por ser moldada in loco com a armadura inserida somente após o lançamento do concreto As definições acima se referem aos seguintes tipos de estacas a I Estaca Hélice Contínua II Estaca Franki III Estaca Strauss e IV Estaca Raiz b I Estaca Franki II Estaca Strauss III Estaca Hélice Contínua e IV Estaca Raiz c I Estaca Strauss II Estaca Raiz III Estaca Franki e IV Estaca Hélice Contínua d I Estaca Raiz II Estaca Franki III Estaca Strauss e IV Estaca Hélice Contínua e I Estaca Franki II Estaca Broca III Estaca Strauss e IV Estaca Raiz 03 As fundações superficiais ou rasas são assim denominadas por se apoiarem sobre o solo a uma pequena profundidade em relação ao solo circundante NÃO apresenta informações sobre estes tipos de fundações a O radier é um elemento de fundação que recebe todos os pilares da obra transferindo para o solo superficial as cargas através de sua área de contato b A sapata é um elemento de fundação de concreto armado que utiliza a armadura para resistir aos esforços de tração c A sapata associada recebe parte dos pilares de uma obra mas somente se eles estiverem alinhados e distantes d Os blocos de fundação direta são dimensionados para que as tensões de tração nele produzidas possam ser resistidas pelo concreto sem necessidade de armadura e A proximidade de divisa de terrenos pode impedir que se execute uma sapata cujo centro geométrico coincida com o eixo do pilar pois a sapata não pode invadir o terreno vizinho Estas características trazem como consequência o projeto e implantação de sapata de divisa 49 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA GLOSSÁRIO Bateestaca Equipamento utilizado para a execução de fundações profundas nas construções Geralmente utilizadas em obras de maior porte os bate estacas são usados para a cravação dos diversos tipos de estacas como estaca prémoldada de concreto metálica e de madeira CPT Cone Penetration Test Método de investigação geotécnica que consiste na utilização de um equipamento hidráulico para empurrar uma ponta do cone instrumentado para dentro do solo através de várias hastes Ele mede continuamente a resistência necessária para penetrar no solo a uma velocidade constante de dois centímetros por segundo Geotecnia Aplicação de métodos científicos e princípios de Engenharia para a aquisição interpretação e uso do conhecimento dos materiais da crosta terrestre para a solução de problemas de Engenharia Mecânica dos Solos Disciplina da Engenharia Civil Engenharia Ambiental e Engenharia Sanitária que procura prever o comportamento de maciços terrosos quando sujeitos a solicitações provocadas por exemplo por obras de engenharia NBR Norma Brasileira Tratase de um conjunto de normas e diretrizes de caráter técnico que tem como função padronizar processos para a elaboração de produtos e serviços no Brasil NSPT O Índice de Resistência à Penetração do Solo é amplamente utilizado por engenheiros antes de se construir diversos tipos de empreendimentos O NSPT corresponde ao número de golpes necessários para a cravação do amostrador de sondagem à percussão spt considerando apenas os 30cm finais Resistência de Ponta Referese à carga esforço normal que é transmitida ao solo somente pela base ou ponta da estaca ou seja não é acumulada ao longo da profundidade como a resistência lateral 50 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Resistência Lateral Carga esforço normal transmitida ao solo ao longo de todo o comprimento da estaca através de sua área lateral Semiempírico Na geotécnica são métodos de dimensionamento baseados em correlações empíricas com resultados de ensaios in situ e ajustados com provas de carga Solo Coesivo Na mecânica dos solos a coesão pode ser definida de uma forma genérica como a resistência ao cisalhamento de um solo quando não há nenhuma pressão externa sobre ele Quando secos são muito resistentes à penetração do martelo pedológico ou trado e não apresentam uma organização estrutural visível Topografia Ciência que estuda todas as características presentes na superfície de um território como o relevo e outros fatores próprios de determinada região 51 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA REFERÊNCIAS ABEF Manual de Execução de Fundações e Geotecnia Práticas recomendadas Editora Pini 2012 ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6122 Projeto e execução de fundações Rio de Janeiro 2010 ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6484 Execução de sondagens de simples reconhecimento de solos Rio de Janeiro 2001 ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 8036 Programação de sondagens de simples reconhecimento para fundações de edifícios Rio de Janeiro 1983 BRASFOND FUNDAÇÕES ESPECIAIS SA Catálogo técnico de Serviços 2006 LOPES F R Fundações Fundações Profundas Rio de Janeiro COPPEUFRJ 2002 ODEBRECHT E SSHNAID F Ensaios de campo e suas aplicações à engenharia de fundações 2 Edição Oficina de Textos 2006 VELLOSODA LOPES FR Fundações São Paulo Oficina de Textos 2004 V 1 226 p UNIDADE2 PROJETO DE FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS 54 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Calcular a capacidade resistente do solo que receberá sobrecarga de fundações rasas Sapata e Radier Formular a geometria de fundações rasas Sapata e Radier a partir das recomendações técnicas e normativas pertinentes Coordenar equipes para administração e execução de fundações rasas conforme requisitos de segurança qualidade e sustentabilidade INTRODUÇÃO À UNIDADE Nesta unidade vamos aprender a dimensionar fundações rasas além de entender os aspectos executivos de cada técnica Vamos interpretar as informações da investigação geotécnica estimar a capacidade de carga do solo para assim dimensionar a geometria de sapatas e blocos de fundação direta Ao final da unidade faremos alguns exercícios básicos de dimensionamento Com o conteúdo deste capítulo vocês estarão aptos a dimensionarem fundações de obras de pequeno porte com bom solo superficial 21 CAPACIDADE DE CARGA EM FUNDAÇÕES DIRETAS A capacidade de carga de uma fundação σr é definida como a tensão transmitida pelo elemento de fundação capaz de provocar a ruptura do solo ou a sua deformação excessiva A capacidade de carga das fundações depende de uma série de variáveis como por exemplo das dimensões do elemento de fundação da profundidade de assentamento das características do solo geologia local condições de contorno etc 55 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Segundo a NBR 61222019 a capacidade de carga dos solos pode ser classificada por vários métodos destacandose Prova de Carga sobre Placa Métodos Teóricos Métodos Empíricos Métodos Semiempíricos Para cada método se faz necessário analisar a pressão admissível σadm de um solo dividindose a capacidade de carga σr por um coeficiente de segurança η adequado a cada caso Os coeficientes de segurança em relação à ruptura no caso de fundações rasas situamse geralmente entre três exigidos em casos de cálculos e estimativas e dois em casos de disponibilidade de provas de carga Vamos conhecer cada método e aprofundarnos naquelas mais utilizadas atualmente para estimativa da capacidade de carga 211 Prova de Carga sobre Placa Nesta metodologia é realizado um teste de carga real no solo que será analisado Os resultados são interpretados a partir do comportamento de uma placa e a fundação real Para a realização deste ensaio devese utilizar uma placa rígida a qual distribuirá as tensões ao solo A área da placa não deve ser inferior a 05m² Comumente é usada uma placa de 080m A Figura 30 ilustra o procedimento do ensaio enquanto a Figura 31 mostra a execução em campo 56 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 30 Esquema da Prova de Carga sobre Placa Fonte Elaborada pelo autor 2022 Figura 31 Execução da Prova de Carga sobre Placa Fonte Arquivo pessoal do autor 2022 A prova de carga é executada em estágios de carregamento em que em cada etapa são aplicados 20 da taxa de trabalho presumível do solo Em cada estágio de carregamento serão realizadas leituras das deformações logo após a aplicação da carga e depois em intervalos de tempos de 1 2 4 8 15 30 minutos 1 hora 2 4 8 15 horas etc Os carregamentos são aplicados até que ocorra ruptura do terreno a deformação 57 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA do solo atinja 25mm ou a carga aplicada atinja valor igual ao dobro da taxa de trabalho presumida para o solo Os resultados devem ser apresentados como mostra a Figura 32 curva carga x recalque Figura 32 Curva carga x recalque em Prova de Carga sobre Placa Fonte Elaborada pelo autor 2022 Existem vários métodos na literatura para análise da curva carga x recalque a fim de admitir a capacidade de carga Dentre os métodos a tensão admissível de um solo pode ser fixada pelo valor mais desfavorável entre os critérios Quando o ensaio chega a ruptura geral isto é a curva verticaliza no eixo Y 2 rup adm σ σ 59 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Quando o ensaio finaliza na ruptura local isto é não ocorre o rompimento real do solo ver Figura 33 temos 2 25 mm adm σ σ ou mm adm σ10 σ menor valor Figura 33 Ruptura Geral e Local em Prova de Carga sobre Placa Fonte Elaborada pelo autor 2022 Infelizmente em função dos custos e prazos é a técnica de estimativa de capacidade de carga menos utilizada no mercado Assim não nos aprofundaremos muito no tema Porém é importante conhecermos o básico de sua metodologia conforme aqui apresentado SUGESTÃO DE VÍDEO De modo a entendermos melhor o processo executivo de prova de carga sobre placa recomendamos a visualização do vídeo Ensayo de Carga en Placa en Labo ratorio ¼ httpswwwyoutubecomwatchvAiAMotUHG0w 60 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 212 Métodos Teóricos Este grupo de métodos leva em consideração os conhecimentos de Geologia Mecânica dos Solos Física e Engenharia O método de maior destaque na literatura é o de Terzagui 1943 conhecido como o pai da geotecnia moderna Terzaghi em 1943 propôs três fórmulas para a estimativa da capacidade de carga de um solo abordando os casos de sapatas corridas quadradas e circulares apoiadas à uma pequena superfície abaixo do terreno H B conforme podemos observar na Figura 34 Figura 34 Croqui do Método teórico de Terzagui Fonte Elaborada pelo autor 2022 Mediante a introdução de um fator de correção para levarmos em conta a forma da sapata as equações de Terzaghi podem ser resumidas em uma só de maneira geral 61 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Em que C coesão do solo kNm² Nc Nq NУ coeficientes de capacidade de carga função do ângulo de atrito do solo q У x H Pressão efetiva de terra à cota de apoio da sapata kN m² У Peso específico efetivo do solo na cota de apoio da sapata B Menor dimensão da sapata Terzaghi chegou a essa equação através das seguintes considerações Que σR depende do tipo e resistência do solo da fundação e da profundidade de apoio na camada As várias regiões consideradas por Terzaghi são PQPZona em equilíbrio solidária à base da fundação PQR Zona no estado plástico PRS Zona no estado elástico Terzaghi introduz o efeito decorrente do atrito entre o solo e a base da sapata sendo a sapata de base rugosa Os coeficientes da capacidade de carga dependem do ângulo de atrito φ do solo e são apresentados na Figura 35 Figura 35 Coeficientes N Método teórico de Terzagui Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Terzagui 1943 Para solos em que a ruptura pode se aproximar da ruptura local isto é solos moles 62 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA e com baixa consistência e compactação a equação é modificada para σr c Nc Sc q Nq Sq ½ γ B Nγ Sγ Em que c coesão do solo reduzida c 23 c φ ângulo de atrito reduzido dado por tg φ 23 tg φ Nc Nq NУ coeficientes de capacidade de carga reduzidos obtidos a partir de φ Os fatores de Forma Sc Sq SУ são apresentadas no Quadro 02 Quadro 02 Fatores de forma S Método teórico de Terzagui FORMA DA SAPATA FATORES DE FORMA Sc Sq SУ Corrida 10 10 10 Quadrada 13 10 08 Circular 13 10 06 Retangular 11 10 09 Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de Terzagui 1943 Apesar do método tender a bons resultados o mercado de projeto não o utiliza rotineiramente principalmente por necessitar de dados precisos do solo local para poder ser utilizado Parâmetros como Ângulo de Atrito φ coesão c e peso específico do solo У necessitam de ensaios de laboratório específicos para serem obtidos de forma satisfatória alto custo e prazo para execução A investigação do tipo SPT pode obter indiretamente tais parâmetros porém de forma superficial e pouco precisa o que acaba distorcendo os resultados do método aqui apresentado Portanto não é uma das técnicas mais utilizadas no mercado atualmente 63 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 213 Métodos Empíricos O método empírico é uma metodologia criada para testar a validade de teorias e hipóteses em um contexto de experiência O método empírico é baseado na observação e em evidências uma vez que aprendemos fatos através das experiências vividas e presenciadas para obtermos conclusões Neste método basicamente a capacidade de carga é obtida com base das condições do terreno e tabela de tensões básicas Encontramos algumas tabelas empíricas na literatura É importante entendermos que se trata de um método indicado para ter um parâmetro básico de tensão resistente e não deve ser adotado como uma verdade absoluta O Quadro 03 sobre tensões básicas do solo estava na NBR 6122 em sua versão de 1996 Nesta época em construções onde o pilar de maior carregamento possuia no máximo 10ton de carga era permitido adotar capacidade de carga do solo sem a necessidade de uma investigação geotécnica mais avançada e por isso tínhamos este quadrobase de tensões Apesar de atualmente este quadro não estar na NBR6122 muitos projetistas o usam como base para pequenas construções Quadro 03 Pressões Básicas dos Solos CLASSE DESCRIÇÃO Valores MPa 1 Rocha sã maciça sem lamina ou sinal de decomposição 30 2 Rochas laminadas com pequenas fissuras estratificadas 15 3 Rochas alteradas ou em decomposição Ver Norma 4 Solos granulados concrecionados conglomerados 10 5 Solos pedregulhosos compactos a muito compactos 06 6 Solos pedregulhosos fofos 03 7 Areias muito compactas 05 8 Areias compactas 04 9 Areias medianamente compactas 02 10 Argilas duras 03 64 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 11 Argilas rijas 02 12 Argilas médias 01 13 Siltes duros muitos compactos 03 14 Siltes rijos compactos 02 15 Siltes médios medianamente compactos 01 Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de NBR 6122 1996 É importante entendermos que o método empírico não é aceito atualmente norma NBR como método para estimar capacidade de carga do solo Ele precisa no mínimo ser obtido através de informações de uma investigação geotécnica do tipo SPT Porém na atual realidade do mercado para pequenos projetos o método poderá ser utilizado como base para este tipo de construção em que o engenheiro assume os riscos envolvidos e portanto deverá possuir experiência na região para assumir tal risco 214 Métodos Semiempíricos Método que se baseia nas propriedades dos materiais São estimados por meio de correlações utilizando as teorias da mecânica dos solos e a experiência dos autores de cada método Este grupo de soluções é atualmente o de maior utilização no mercado de projetos em função de sua fácil aplicação e de bons resultados com experiências em projetos brasileiros É importante utilizarmos métodos consagrados regionalmente É necessário também utilizarmos no mínimo três técnicas para comparar resultados A seguir apresentaremos três procedimentos que podem ser utilizados em projetos no Brasil levando como base os resultados da investigação geotécnica tipo SPT 65 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Método Urbano R Alonso Em que N valor médio do NSPT no bulbo de tensões da sapata projetada O valor de N no método deve estar entre 5 e 20 Podese adicionar q referente à sobrecarga de solo Método de Mello 1975 Em que N valor médio do NSPT no bulbo de tensões da sapata projetada O valor de N no método deve estar entre 4 e 16 Válido para qualquer tipo de solo Método de Teixeira 1996 Em que N valor médio do NSPT no bulbo de tensões da sapata projetada B Lado previsto da sapata quadrada a ser projetada assentada a 15m da superfície Utilizar fator de segurança igual a 3 para este método 66 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Cada método possui as particularidades do autor É importante respeitalas a fim de não comprometer os resultados Outro fator determinante para bons resultados é o NSPT a ser adotado dentro do bulbo de tensões que deve ser analisado caso a caso em função dos resultados da investigação geotécnica Além do método é importante entendermos as informações da investigação geotécnica a fim de não comprometermos a qualidade dos projetos geologia local solos moles sobreposição de tensões com obras vizinhas Plano Diretor da cidade e tráfego na região 22 PROJETO GEOMÉTRICO DE FUNDAÇÕES DIRETAS Após obtermos a capacidade de carga do solo é importante dimensionarmos a sapata a fim de não ultrapassarmos a tensão admissível do solo local O objetivo deste capítulo é determinar as dimensões e a locação das sapatas para todos os pilares da obra O dimensionamento é um problema de duas incógnitas A e B lados da sapata retangular cuja solução requer duas equações Nos próximos parágrafos vamos entender como obtêlas Para inicar o projeto geométrico necessitamos basicamente dos seguintes pré requisitos Projeto Arquitetônico e Estrutural contendo a locação dimensões e quadro de carga dos pilares Capacidade de carga do Solo local kNm² previamente definida após investigação geotécnica realizada Com as informações iniciamos o processo de dimensionamento conforme a sequência dos próximos tópicos 67 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 221 Segurança do Projeto A metodologia básica para o dimensionamento da base da sapata isto é sua área de contato com o solo é originada a partir da relação σ F A ou tensão Força área A sapata não pode aplicar ao solo tensão superior a admissível Assim isolando a área na equação anterior e utilizando nova simbologia temos adm P S σ min Em que Smin área de contato da sapata com o solo AxB em m² P esforço normal ou carga do pilar em kN σadm tensão admissível do solo kNm² Esta é a primeira das duas equações necessárias para a solução do problema Todas as sapatas devem ser dimensionadas respeitando esta condição A segunda equação do sistema será formulada com as condicionantes geométricas e econômicas como veremos a seguir 222 Axialidade O centro geométrico da sapata deve coincidir em planta com o centro de gravidade da seção transversal do pilar para garantir que a distribuição de tensões no solo seja simétrica em relação a este ponto permitindo assim que se admita nos cálculos uma distribuição uniforme das tensões Nos casos em que uma sapata deve servir de fundação para mais de um pilar em 68 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA função das limitações de espaço seu centro geométrico deverá coincidir com o centro de forças de todos os pilares envolvidos A Figura 36 ilustra três situações em que o centro de carga coincide com o centro da sapata Figura 36 Axialidade de sapatas Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 223 Executivas Para facilitar a execução das formas no canteiro da obra costumase dimensionar as sapatas com lados que sempre são múltiplos de 5cm A dimensão mínima de uma sapata no seu lado menor conforme NBR 61222019 é de 60cm de lado Como boa prática técnica quando o somatório da área de contato das sapatas com o solo sometório de S de um projeto for maior que 50 da área projetada em planta da obra em questão devese modificar o projeto para fundações profundas 224 Geométricas O espaço disponível para a construção de uma sapata pode ser limitado pela 69 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA presença de divisas de terreno ou de fundações de pilares vizinhos Como a fundação de um pilar não pode invadir o terreno vizinho nem se sobrepor em planta a de outro pilar estas interferências requerem soluções especiais Podemos distinguir três tipos de soluções em função das interferências presentes Sapatas para pilares isolados Sapatas para pilares associados Sapatas para pilares alavancados Figura 37 Tipo de Sapatas Fonte Elaborada pelo autor 2022 No melhor cenário para sapata isolada a distância do centro do pilar para a divisa do terreno ou aos pilares vizinhos é suficiente para que se possa construir uma sapata cujo centro geométrico coincida com o centro de gravidade do pilar Nos demais casos a pequena distância entre pilares ou de um pilar com a divisa obriga a construção de um elemento estrutural viga de rigidez ou viga alavanca que solidariza dois ou mais pilares e transfere suas cargas para as fundações 225 Econômicas Independentemente do tipo de sapata isolada associada ou de divisa devese sempre verificar a condição 70 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA B A 52 Em que A é o maior lado das sapatas Esta condição não direciona a máxima economia possível no dimensionamento da sapata mas traduz um limite superior que é determinado também pela exequibilidade Na literatura a experiência consagrou algumas regras de dimensionamento que conduzem ao menor custo possível para os três tipos de sapatas Estas normas fornecem a segunda equação necessária para a solução do problema que são denominadas relações econômicas 9 Equações Econômicas para Sapatas Isoladas A a0 B b0 Nessa condição a sapata será a mais quadrada possível em que A maior lado da sapata a0 maior lado do pilar B menor lado da sapata b0 menor lado do pilar Figura 38 Sapata isolada Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 71 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Caso ocorram problemas em função da limitação de espaço podemos dimensiona la pelo espaço disponível Assim B E 2 Em que E espaço disponível Figura 39 Sapata isolada com espaço limitado Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 9 Equações Econômicas para Sapatas Associadas Equação para verificar o limite no qual a sapata isolada pode ser esticada quando temos limitação de espaço 72 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA adm P B σ52 min Em que Bmin menor dimensão do menor lado da sapata P Carga do pilar σadm Tensão admissível do solo Equação para dimensionar uma sapata em função do espaço livre da sapata próxima f B B l 2 2 2 1 Em que l distância entre pilares eixo a eixo B1 lado da sapata 01 B2 lado da sapata 02 f espaço mínimo entre sapatas adotar 25cm Figura 40 Sapatas isoladas proximas Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 Se o espaço l entre os dois pilares não permitir o dimensionamento individual das sapatas será necessário associálas através de uma viga de rigidez que transfira as 73 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA cargas de ambos pilares para o centro da única sapata A Figura 41 demonostra uma sapata associada Figura 41 Sapatas Associada Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de 2022 Quando os pilares possuírem o mesmo valor de carga o dimensionamento da sapata se torna o mais econômico possível se cada balanço distância do pilar até o final da sapata em planta corresponder a um terço da distância entre os pilares A condicionante econômica se traduz na equação l L 3 5 1 Em que L1 lado da sapata associado ao sentido da distância entre os pilares l distância entre os pilares eixo a eixo Quando os pilares possuírem cargas diferentes o que ocorre na grande maioria dos casos teremos que respeitar a seguinte condição 01 1 2 ρ ycg b L Em que L1 lado da sapata associada ao sentido da distância entre os pilares 74 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA b balanço do pilar de menor carga Valor recomendado a ser adotado varia entre 50cm e 100cm ycg distância entre o centro de carga dos pilares até o pilar com menor carga P01 lado do pilar de menor carga A Figura 42 nos ajuda a entender as constantes da equação Figura 42 Sapatas Associada com cargas diferentes FonteElaborada pelo autor 2022 9 Equações Econômicas para Sapatas de Divisa A proximidade da divisa impede que se execute uma sapata cujo centro geométrico coincida com o eixo do pilar pois a sapata não pode invadir o terreno vizinho e não pode ser muito longa e estreita 75 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 43 Sapatas de divisa Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 A sapata será neste cenário excêntrica em relação ao pilar Para evitar que seja carregada excentricamente introduzse um elemento estrutural viga alavanca que solidariza o pilar de divisa com o pilar mais próximo Quanto mais estreita a sapata de divisa menor será a excentricidade em relação ao pilar e mais econômico o dimensionamento Assim teremos que respeitar as seguintes condições Determinar a largura da sapata adm P B σ2 1 Em que B1 menor dimensão da sapata de divisa P carga do pilar σadm tensão admissível do solo Determinar a excentricidade f b B e 2 2 0 1 76 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Em que B1 menor dimensão da sapata de divisa b0 lado do pilar f espaço mínimo entre sapatas adotar 25cm Determinar a reação da sapata e l P l R 1 1 Determinar o comprimento da Sapata adm B R A σ 1 1 1 Verificar a condição B A 52 226 Altura da Sapata Após definição do dimensionamento da base da sapata estamos preparados agora para definir a sua altura Para isso precisamos entender que podemos considerar a sapata uma estrutura rígida adotada na grande maioria dos projetos ou flexível Figura 44 Sapata Rígida e Flexível Fonte Elaborada pelo autor 2022 77 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Sapatas flexíveis São de uso mais raro sendo mais utilizadas em fundações sujeitas a pequenas cargas Outro fator que determina a escolha por sapatas flexíveis é a resistência do solo Andrade 1989 sugere a utilização de sapatas flexíveis para solos com pressão admissível abaixo de 150 kNm² 015MPa Outra característica é quando suas dimensões em planta possuem lados com dimensões com proporções diferenciadas lados extremamente diferentes ex 20x100cm Sapatas rígidas São comumente adotadas como elementos de fundações em terrenos que possuem boa resistência em camadas próximas da superfície Para o dimensionamento das armaduras longitudinais de flexão utilizase o método geral de bielas e tirantes Sapata rígida apresenta ângulo com a horizontal na diagonal mais inclinada superior ou igual a 30 As tensões de cisalhamento devem ser verificadas em particular à ruptura por compressão diagonal do concreto na ligação laje sapata pilar A sapata rígida é indicada para projetos convencionais Veremos as equações para estimar a altura da sapata de acordo com a NBR 6118 a seguir Figura 45 Altura de Sapata Rígida Fonte Elaborada pelo autor 2022 3 ap a h e h h 3 1 0 Em que 78 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA a dimensão da base da sapata no sentido analisado ap dimensão do pilar no sentido analisado É necessário executar verificação das dimensões nos dois sentidos da sapata Após isso verificar o dimensionamento mínimo em função das condicionantes de concreto armado altura mínima para ancoragem do pilar 227 Fundações Superficiais com Carga Excêntrica Em projetos de maiores proporções galpões industriais obras verticais com mais de três pavimentos entre outros a estrutura está sujeita a momentos na base além do esforço normal Neste cenário o padrão é dimensionar a fundação do tipo profunda pois resiste a estes esforços Sapatas também podem resistir porém se faz necessário uma análise complementar Nestes casos conforme a Figura 46 a distribuição de tensões transmitidas pelo elemento de fundação ao solo não é uniforme e se faz necessário revisar as dimensões da base a fim de evitar a tração Figura 46 Sapata com carga excêntrica Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 1991 79 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Apesar de trazer uma metodologia simples por se tratar de projetos muito específicos sugerimos aprofundamento específico na área 228 Blocos de Fundação Direta Os blocos de fundação direta são elementos de grande rigidez executados com concreto simples o ciclópico portanto não armados dimensionados de modo que as tensões de tração produzidas neles sejam absorvidas pelo próprio material O processo de dimensionamento geométrico é idêntico ao de sapatas para área da base lados A e B Para altura a fim de expandir a rigidez e combater a tração faz se necessário aumentála em relação à sapata Na Figura 47 está apresentada a nova equação Já a Figura 48 mostra um gráfico para estimar ângulo α Figura 47 Bloco de Fundação Direta Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 1983 80 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 48 Gráfico para Bloco de Fundação Direta Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 1983 No gráfico da Figura 48 σS é a tensão admissível do solo σadm σT é a tensão à tração admissível do concreto cujo valor é da ordem de fck25 não sendo conveniente adotar valores maiores que 08 MPa 229 Radier O Radier é uma técnica de fundação direta utilizada geralmente em dois cenários de projetos O primeiro é quando as sapatas ou os blocos de fundação profunda estão próximos uns dos outros ou se sobrepõem Neste caso grandes construções acabam unindo todos os elementos em único bloco radier também estaquado uniformizando assim os recalques do projeto É uma solução para grandes projetos verticais e com grandes custos envolvidos O segundo cenário tratase de contruções leves com baixa carga Podemos citar edificações térreas sem laje construções tipo steel frame wood frame painel EPS monolítico Nestes projetos a fim de diminuir custos podese dimensionar a estrutura 81 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA de fundações com radier Do ponto de vista de fundações a metodologia é muito simples A área em planta da edificação será a área de contato das fundações com o solo Dividindo a carga total da edificação pela área de contato teremos a tensão que será apoiada no solo superficial Necessário compararmos o valor com a capacidade de carga do solo superficial utilizando o fator de segurança Após isso dimensionar a estrutura de concreto armado definindo assim sua altura SUGESTÃO DE VÍDEO Para entender melhor o processo de dimensionamento da fundação tipo Ra dier recomendamos a visualização do vídeo Fundação Radier httpswwwyoutubecomwatchvLil4ofrrrcU 82 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA PARA SINTETIZAR Nesta unidade aprendemos todo o processo de dimensionamento de fundações superficiais bem como a capacidade de carga em que avaliamos a resistência admissível do solo a partir dos dados de investigação geotécnica destaque para os métodos semiempíricos de dimensionamento por se tratarem das técnicas mais utilizadas por projetistas Já no estudo do projeto geométrico das sapatas entendemos o processo de dimensionamento da área mínima da base suas dimensões em planta baixa e sua altura em corte 83 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 01 Dimensione os lados de uma sapata isolada para um pilar de 12 x 35 cm e carga de 15 Toneladas Considerar taxa admissível do terreno de 150 kNm2 Qual das opções é o melhor custo x benefício para a sapata deste projeto a Maior lado 10m menor lado 08m b Maior lado 115m menor lado 09m c Maior lado 12m menor lado 10m d Maior lado 13m menor lado 11m e Maior lado 135m menor lado 115m 02 Dado o resultado de uma investigação tipo SPT com a profundidade de sapata projetada e o bulbo de tensão estimada utilize o método semiempírico de capacidade de carga do solo a seguir e assinale a alternativa que representa o melhor custo benefício do valor de capacidade de carga a ser adotado a 150 kNm2 b 180 kNm2 c 220 kNm2 d 260 kNm2 e 300 kNm2 84 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 3 O centro de forçacarregamento dos pilares deve coincidir com o centro geométrico da sapatabloco dimensionado Além disso por questões econômicas o lado A de uma sapata não deve ser superior a 25 xB 25 vezes o outro lado A respeito deste tema assinale a alternativa incorreta a Na literatura a experiência consagrou três tipos de sapatas e alguma regras de dimensionamento que conduzem ao menor custo possível Estas normas fornecem a segunda equação necessária para a solução do problema que são denominadas relações econômicas b Para facilitar a execução das formas no canteiro da obra costumase dimensionar as sapatas com lados que sempre são múltiplos de 5cm c A dimensão mínima de uma sapata no seu lado menor conforme NBR 61222019 é de 60cm de lado d Como boa prática técnica quando o somatório da área de contato das sapatas com o solo somatório de S de um projeto for maior que 50 da área projetada em planta da obra em questão devese modificar o projeto para fundações profunda e O espaço disponível para a construção de uma sapata pode ser limitado pela presença de divisas de terreno ou de fundações de pilares vizinhos Neste caso para pilares na divisa com o vizinho recomendase a sapata do tipo isolada com centro de carga coincidente com o centro geométrico da sapata 85 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA GLOSSÁRIO Carga Excêntrica esforço normal atuando fora do centro da seção transversal de uma sapata por exemplo Por estar abaixo do eixo horizontal gera um momento fletor em relação a este eixo flexionando a sapata Coeficiente de Segurança consiste na redução da capacidade resistente correspondente ao estado limite último de equilíbrio calculada a partir de valores característicos dos parâmetros de resistência do solo de modo que seja obtida uma margem de segurança em relação à ruptura Karl Terzagui engenheiro austríaco reconhecido como o pai da mecânica dos solos e da Engenharia Geotécnica É considerado um dos mais destacados engenheiros civis do século XX Momento Fletor soma algébrica dos momentos relativa à seção YX contido no eixo da peça gerado por cargas aplicadas transversalmente ao eixo longitudinal Painel EPS monolítico geralmente poliestireno expandido EPS acompanhado de malhas e barras de aço com diferentes resistências dependendo da aplicação da estrutura Como o painel leva uma armação de estrutura em seu interior pode ser utilizado como autoportante ou seja como elemento estrutural que diminui o uso de pilares e vigas Steel Frame sistema construtivo formado por peças de aço galvanizado que juntas formam o principal elemento estrutural A vedação de toda a estrutura é feita por painéis ou placas que podem ser compostas por diversos tipos de materiais 86 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA REFERÊNCIAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6122 Projeto e execução de fundações Rio de Janeiro 2010 ALONSO U R Exercício de fundações São Paulo Edgard Blucher 1983 ALONSO U R Previsão e Controle das Fundações São Paulo Edgard Blucher1991 FALCONI Frederico CORREA Celso N ORLANDO Celso SCHIMDT Cristina ANTUNES William R ALBUQUERQUE Paulo J HACHICH Waldemar NIYAMA Sussumu Fundações teoria e prática 3 ed São Paulo Oficina de Textos 2019 DAS Braja M Princípios de Engenharia de Fundações São Paulo Cengage Learning 2016 360p VELLOSODA LOPES FR Fundações São Paulo Oficina de Textos 2004 V 1 226 p HACHICH Waldemar et al Fundações teoria e prática 2 ed São Paulo Pini 1998 762 p UNIDADE3 PROJETO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS 88 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Calcular a capacidade resistente do solo que receberá sobrecarga de fundações profundas estacas Formular a geometria de fundações profundas blocos e estacas a partir das recomendações técnicas e normativas pertinentes Coordenar equipes para administração e execução de fundações profundas conforme requisitos de segurança qualidade e sustentabilidade INTRODUÇÃO À UNIDADE Nesta terceira unidade aprenderemos a dimensionar fundações profundas além de entender os aspectos executivos de cada técnica Vamos interpretar as informações da investigação geotécnica estimar a capacidade de carga da interação solo x estrutura para assim escolher tipo dimensionar diâmetro comprimento e quantidade por bloco Ao final da unidade alguns exercícios básicos de dimensionamento serão trazidos Para dimensionar uma fundação profunda é necessário estimar a capacidade de carga do solo local e analisar as características estruturais do projeto A partir desta análise vamos entender e quantificar a resistência da relação solo x estaca Nesta Unidade estudaremos as principais técnicas na literatura para dimensionar fundações profundas Vamos analisar também momentos e projetar blocos conforme necessidade de estacas e características do solo local Com o conteúdo deste capítulo vocês estarão aptos a escolher o melhor tipo de estaca para seu empreendimento buscando o melhor custo x benefício além de elaborar um projeto para obras de pequeno e médio porte 89 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 31 CAPACIDADE DE CARGA EM FUNDAÇÕES PROFUNDAS A capacidade de carga de uma fundação profunda se baseia na análise da interação estaca x solo A capacidade de carga das fundações depende de uma série de variáveis como por exemplo das dimensões do elemento de fundação da profundidade de assentamento das características dos solos geologia local condições de contorno etc Segundo a NBR 61222019 a capacidade de carga dos solos pode ser classificada por vários métodos destacandose Prova de Carga sobre Placa Métodos Teóricos Métodos Empíricos Métodos Semiempíricos Na prática rotineira do dimensionamento de fundações profundas os métodos mais utilizados são do tipo semiempíricos Estes foram formulados a partir das informações e resultados dos ensaios SPT e CPT Trabalhos acadêmicos e artigos científicos demonstram bons resultados na utilização desta metodologia de estimativa de capacidade de carga A seguir veremos os principais métodos utilizados para capacidade de carga do solo em fundações profundas estaqueadas 311 Prova de Carga Estática Dentre os ensaios de campo utilizados na Engenharia de Fundações destacase a prova de carga estática como um dos mais importantes As provas de carga evidenciam se por garantir o desempenho dos elementos de fundação conforme previsto em projeto MELO 2009 Existem registros de sua utilização no Brasil desde 1928 fato este possivelmente explicado por se tratar de um ensaio confiável quanto às informações sobre a capacidade de carga e a deformação dos solos ou do conjunto solofundaçãoestrutura 90 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Uma prova de carga consiste em aplicar esforços estáticos crescentes à estaca e registrar os deslocamentos correspondentes Segundo a NBR 121312006 os esforços aplicados podem ser axiais de tração ou compressão ou transversais ABNT 2006 A prova de carga estática é um ensaio do tipo tensão versus deformação realizada no solo estudado para receber solicitações ou em elemento estrutural de fundação construído para a obra ou especialmente para ser testado Este ensaio vem sofrendo contínua evolução para permitir a sua execução da forma mais representativa conforme condição prevista para a entrada em operação da fundação estudada bem como torná lo mais preciso rápido e econômico Sua evolução envolve a instalação a metodologia os equipamentos a operação e a interpretação AOKI ALONSO1991 A Figura 49 apresenta graficamente um resultado obtido em prova de carga estática carga x recalque da estaca analisada Figura 49 Resultado de prova de carga estática Fonte Elaborada pelo autor 2022 A metodologia normatizada no Brasil para as provas de carga estática sejam elas destinadas a estudar fundações diretas ou profundas são semelhantes Trata se basicamente de aplicar cargas conhecidas ao solo através do elemento estrutural de fundação ou de uma placa metálica apoiada ao solo medindose deformações e deslocamentos decorrentes 91 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Diversas montagens para o sistema de reação são possíveis Geralmente ele é constituído de uma viga metálica de reação fixada ao solo por meio de tirantes A Figura 50 ilustra o modelo usual de prova de carga estática Figura 50 Modelo usual croqui para execução do ensaio de PCE Fonte Elaborada pelo autor 2022 No ensaio de prova de carga são registradas as cargas aplicadas por meio de células de carga ou de manômetros calibrados os deslocamentos axiais ensaios com carregamento axial ou transversais ensaios com carregamento transversal do topo da estaca e o tempo de realização de cada medida Existem vários métodos na literatura para análise da curva carga x recalque a fim de admitir a capacidade de carga Dentre os métodos a carga admissível de uma estaca pode ser fixada pelo valor mais desfavorável entre os critérios 92 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Quando o ensaio chega a ruptura geral isto é a curva verticaliza no eixo Y 2 rup adm P P Quando o ensaio finaliza na ruptura local isto é não ocorre o rompimento real da interação temos 2 25 mm adm P P ou mm adm P P 10 menor valor É importante conhecermos o básico de sua metodologia conforme aqui apresentado pois já é comum grandes projetos reavaliarem a capacidade de carga das estacas durante a execução da obra quando a prova de carga é utilizada como controle de qualidade SUGESTÃO DE VÍDEO Para entendermos melhor o processo executivo de prova de carga estática recomendamos a visualização do vídeo Prova de Carga Estática PCE Entenda tudo sobre esse ensaio httpswwwyoutubecomwatchvUPpHfwVZLB0 312 Métodos Teóricos Os métodos teóricos experimentais e ensaios de laboratório são fundamentais para estabelecer a influência relativa de todos os parâmetros envolvidos nos cálculos de capacidade de carga DÉCOURT1994 Sua utilização na prática e aplicação da Engenharia de Fundações é incomum no mercado Os parâmetros do solo para análise são de difícil obtenção em virtude dos custos prazos e principalmente da cultura do mercado baseada na escassez 93 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA de investimentos na etapa de investigação geotécnica e projeto de fundações Podese afirmar que as facilidades e bons resultados das metodologias semiempíricas também dificultam sua aplicação Os métodos teóricos se caracterizam em raciocinar calcular e estudar o equilíbrio de forças que estabilizam a estaca quando submetida a uma carga axial P considerando a ação do atrito desenvolvido entre o fuste e o solo PL e a reação de apoio oferecida pelo solo da ponta PP O comportamento de cada esforço atrito lateral e ponta é bastante distinto A carga de ruptura total PR ocorre quando é atingida a máxima capacidade portante do solo na ponta RP após também alcançado o máximo atrito lateral entre o fuste e o solo RL As duas parcelas podem ser definidas como tensões atuantes nas respectivas superfícies ficando a expressão matemática da capacidade de carga da estaca definida pela soma do produto das tensões máximas de atrito rL e ponta rP pelas respectivas áreas superficiais do fuste AL e da ponta AP conforme mostrado na equação a seguir P P L L P L R A r A r P P P A expressão teórica para a completa capacidade de carga segundo Poulos e Davis 1980 é definida após utilizar os conceitos de resistência ao cisalamento de solos interação estaca x solo e método teórico de Terzagui chegando à seguinte equação L q VP C P a V S a R W D N N c N A dz K c U P 0 50 tan γ γ σ φ σ Em que U perímetro da estaca L comprimento da estaca W peso próprio da estaca Esta formulação teórica ainda é objeto de análise de pesquisadores que buscam a sua implementação e aplicação prática com o propósito de melhorar a estimativa do ângulo de atrito a ser utilizado Dentre estes estudos podese citar Nguyen Hanna 2003 Yang Mu 2008 e OKelly Gavin 2007 94 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 313 Métodos Empíricos Um método puramente empírico é aquele que não busca qualquer raciocínio racional lógico É capaz de privilegiar o conhecimento através da experiência e a observação de fenômenos para extrair destes informações que permitirão executar novos experimentos controladamente modificados para a constatação e enumeração das variáveis que o influenciam HACHICH 1998 Este tipo de metodogia empírica foi muito utilizada em estudos de cravabilidade como por exemplo as fórmulas usadas nas empresas Franki CristianiNielsen e Scac pois para estacas cravadas já no processo de instalação podese avaliar a resistência do solo à penetração pela variação da altura de queda do peso do martelo Estes métodos também podem ser chamados de fórmulas dinâmicas pois a análise é executada durante as condições de cravação Um outro método utilizado para cravação de estacas prémoldadas nos anos 1950 era definindo o seu comprimento em função do resultado da sondagem a percussão Quando o ensaio a percussão atingisse o valor somatório de 30 golpes o comprimento da estaca era projetado até atingir esta camada Mais um exemplo é apresentado por Mello 1975 segundo qual o comprimento é definido pela somatória do NSPT igual a 15 vezes a tensão de trabalho MPa do concreto da estaca Para estacas escavadas contudo considerando os custos elevados envolvidos na execução de ensaios de prova de carga em verdadeira grandeza e a variabilidade da resistência dos solos em comparação às suas propriedades físicas o procedimento puramente empírico tornase praticamente inviável e não recomendado atualmente 314 Métodos Semiempíricos Diante das dificuldades de aplicação dos métodos puramente teóricos e dos puramente empíricos a Engenharia de Fundações recorre frequentemente ao uso de métodos intermediários ou seja os chamados métodos semiempíricos Alguns 95 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA autores também denominam esta metodologia de fórmulas estáticas devido ao fato de se basearem na análise do equilíbrio de forças teoria estática em paralelo às chamadas formulas dinâmicas HACHICH 1998 Uma vez que as fórmulas teóricas geralmente não são confiáveis na previsão de capacidade de carga de fundações por estacas muitos autores propõem métodos baseados em correlações empíricas com resultados de ensaio in situ e ajustados com provas de carga De acordo com Décourt 1994 os métodos semiempíricos podem ser definidos como os que partem das formulações teóricas complementandoas com o estabelecimento das tensões máximas de atrito lateral e ponta obtidos a partir de correlações empíricas de ensaios realizados em campo eliminando a influência das variáveis relativas à retirada e ao transporte de amostras do solo aos laboratórios e demais ensaios DÉCOURT 1994 Ademais as sondagens de campo são essenciais para este método Vamos conhecer as principais práticas indicadas atualmente para projetos de engenharia no Brasil 9 Aoki Velloso 1975 Um dos métodos mais empregados no Brasil para o dimensionamento de estacas prémoldadas e escavadas é a prática apresentada por Aoki Velloso 1975 no V Congresso Panamericano de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações No ano de 1991 o Professor Dirceu Velloso desenvolveu uma extensãoatualização do método Este método se baseia em resultados obtidos pelo ensaio de penetração estática do cone CPT e em correlações existentes entre este tipo de ensaio e o ensaio de penetração dinâmico SPT A Figura 51 demonstra o esquema explicativo para formulação do método 96 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 51 Esquema de força e tensões atuantes na estaca Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de AokiVelloso 1975 A partir do esquema de força e tensões acima o método apresenta a formulação dada pela equação CB CA L P P R lr U S r P Em que PR Carga de ruptura da estaca F PL Carga lateral da Estaca F PP Carga de ponta da estaca F rP Resistência de ponta da estaca FL 2 rL Resistência lateral ou Atrito lateral unitário FL 2 SP Área de ponta de estaca L2 U Perímetro da estaca L 97 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Como na prática da engenharia brasileira não é comum a adoção de ensaios de cone fazse necessária a utilização de correlações que permitam a utilização dos dados obtidos no SPT As correlações empregadas são apresentadas nas equações SPT P K N r e P L r r α Os valores dos parâmetros K e α estão expressos na Tabela 02 em função do tipo de solo parâmetros de Aoki Velloso definidos em 1975 Tabela 02 Parâmetros K e α Solo Simbologia K Kpa α Areia 100 1000 14 Areia Sitosa 120 800 20 Areia Silto Argilosa 123 700 24 Areia Argilosa 130 600 30 Areai Argilo Sitosa 132 500 28 Silte 200 400 30 Silte Arenoso 210 550 22 Silte Areno Argiloso 213 450 28 Silte Argiloso 230 230 34 Silte Argilo Arenoso 231 250 30 Argila 300 200 60 Argila Arenosa 310 350 24 Argila Areno Siltosa 312 300 28 Argila Siltosa 320 220 40 Argila Silto Arenosa 321 330 30 Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 1975 Com o intuito de considerar as diferenças existentes no comportamento das estacas padrões e outros tipos foram definidos os fatores F1 e F2 1 1 F K N F r r SPT P P e 2 2 2 F K N F r F r r SPT P L L α α 98 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Os valores de F1 e F2 foram definidos por Aoki Velloso 1975 conforme Tabela 03 Tabela 03 Fatores de Correlação F1 e F2 Tipo de Estaca F1 F2 Franki 25 2F1 Metálica 175 2F1 Prémoldada 1 D08 2F1 Escavada 30 2F1 Raiz Hélice Contínua e Omega 20 2F1 Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Aoki Velloso 1995 Considerando o acréscimo dos parâmetros acima relacionados a formulação final do método é expresso pela equação CB CA SPT SPT P R F K N l U F K N S P 2 1 α A maior dificuldade para aplicação deste método é a necessidade da perfeita caracterização do tipo de solo envolvido Em virtude da qualificação de mão de obra e improvisos realizados na prática desvios geralmente ocorrem nos resultados da sondagem o que acaba impactando nos resultados do dimensionamento 9 DécourtQuaresma 1978 Em 1978 o engenheiro Luciano Décourt apresentou um processo de avaliação de capacidade de carga das estacas com base nos valores NSPT O método de Décourt 1978 inicialmente formulado para estacas de deslocamento foi objeto de algumas extensões objetivando adequalo para dimensionar outros tipos de estacas usuais no mercado e posteriormente para adaptarlo à maior riqueza de detalhes obtido no ensaio SPTT Estas atualizações no processo ocorreram em 1982 1987 1991a 1991b 1991c 1993 e 1995 por Décourt e em 1994 por Décourt Niyama Em 1996 o engenheiro Luciano Décourt atualizou novamente o método inserindo os coeficientes α e β proporcionando a extensão do método para outros tipos de estacas O conceito N equivalente Neq implantado efetivamente em 2002 também pelo 99 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA engenheiro Luciano Décourt em que o resultado do torque obtido no ensaio SPTT em Kgfm é dividido por 12 tem mostrado resultados satisfatórios na sua aplicação A equação a seguir apresenta a formulação atual do método L L P P R S r S r P β α Em que PR Carga de ruptura de estaca F rp Resistência de ponta da estaca FL 2 rL Resistência Lateral ou Atrito Lateral unitário FL 2 SP Área de ponta da estaca 2L SL Área lateral da estaca 2L α β Coeficientes de função do tipo de solo e do tipo da estaca para a ponta e o atrito respectivamente A resistência de ponta e o atrito lateral unitário podem ser calculados pelas equações respectivamente 1 10 3 N r K N r L P Em que K Coeficiente de função do tipo de solo no qual a ponta está assentada N Número de golpes obtidos no ensaio SPT Para o NSPT da ponta adotar valor médio obtido através de três valores o correspondente a ponta ou base da estaca o imediatamente anterior e o imediatamente posterior A Tabela 04 apresenta os valores do coeficiente K em função do tipo de solo sugeridos por Décourt 1998 100 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Tabela 04 Coeficiente K em função do solo Tipo de Solo K kPa Argila 120 Silte argiloso solo residual 200 Silte arenoso solo residual 250 Areia 400 Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de DÉCOURT 1998 A Tabela 05 apresenta os valores do coeficiente α em função do tipo de solo apresentados por Décourt 1998 Para estacas tipo prémoldadas metálicas e Franki valor de α conforme método original é 1 Tabela 05 Coeficiente α em função do solo Tipo de Solo Tipos de Estacas Escavada em geral Escavada c bentonita Hélice contínua Raiz Injetadas sob altas pressões Argila 085 085 030 085 100 Solos Intermediários 060 060 030 060 100 Areias 050 050 030 050 100 Valores apenas orientativos diante do reduzido número de dados disponíveis Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de DÉCOURT 1998 A Tabela 06 apresenta os valores do coeficiente β em função do tipo de solo propostos por Décourt 1998 Para estacas tipo prémoldadas metálicas e Franki valor de β conforme método original é 1 101 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Tabela 06 Coeficiente β em função do solo Tipo de Solo Tipos de Estacas Escavada em geral Escavada c bentonita Hélice contínua Raiz Injetadas sob altas pressões Argila 080 090 100 150 300 Solos Intermediários 065 075 100 150 300 Areias 050 060 100 150 300 Valores apenas orientativos diante do reduzido número de dados disponíveis Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de DÉCOURT 1998 Para a determinação da carga admissível a ser adotada nos projetos de engenharia Décourt 1978 propôs um fator de segurança global F apresentado na equação a seguir F FpFfFdFw Em que F Fator de segurança global Fp Fator de segurança relativo aos parâmetros do solo Fp 110 para o atrito lateral Fp 135 para a resistência de ponta Ff Fator de segurança relativo à formulação adotada Ff 100 Fd Fator de segurança para evitar recalques excessivos Fd 100 para o atrito lateral Fd 250 para a resistência de ponta Fw Fator de segurança relativo à carga de trabalho da estaca 120 Aplicando os fatores acima apresentados os fatores de segurança global para a força no atrito lateral e para a força na ponta assumem os valores mostrados nas equações FL 110100100120 130 FP 135100250120 400 Com isso a carga admissível a ser adotada segue formulação final apresentada pela equação 102 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 31 04 L L P P adm S r S r Q β α Considerando que a NBR 61222010 preconiza que a carga admissível é a metade das parcelas de atrito lateral e ponta podese descrever a carga admissível do método de Décourt 1978 válido também para AokiVelloso 1975 por meio da equação 2 L L P P adm S r S r Q β α Assim como Aoki Veloso 1975 a maior dificuldade para aplicação do método é a necessidade da perfeita caracterização do tipo de solo envolvido uma vez que imprecisões nos resultados da sondagem afetam diretamente os resultados do dimensionamento Em 1982 Decóurt participou de um concurso internacional para previsão de capacidade de carga de um elemento isolado de fundação Uma estaca foi cravada próxima ao local do evento e dos mais de 700 congressistas 25 se candidataram ao desafio recebendo com antecedência os resultados de investigação geotécnica de terreno SPT CPT e de laboratório além das informações sobre a estaca e sua cravação Durante o congresso realizouse a prova de carga na estaca encontrandose a carga de ruptura entre 1150kN e 1200kN A melhor previsão foi apresentada pelo engenheiro Luciano Decourt 1180kN utilizando o método aqui apresentado 9 Teixeira 1996 Com base na utilização prática contínua de diversos métodos Teixeira 1996 propõe uma espécie de equação unificada entre os métodos de AokiVelloso e Découtr Quaresma para a capacidade de carga em fundação de parâmetros α e β R RP RL αNPAP βNLUL Em que NP Valor médio do índice à penetração medido no intervalo de 4 diâmetros acima da ponta e 1 diâmetro abaixo NL Valor médio do índice de penetração ao longo do fuste da estaca 103 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Os valores sugeridos para o parâmetro α relativo à resistência de ponta são apresentados no Quadro 04 em função do solo e do tipo da estaca Quadro 04 Valores do Parâmetro α Solo 4NSPT40 Tipo de Estaca α kPa Prémoldada e perfil metálico Franki Escavadas a céu aberto Raiz Argila Siltosa 110 100 100 100 Silte argiloso 160 120 110 110 Argila arenosa 210 160 130 140 Silte arenoso 260 210 160 160 Areia argilosa 300 240 200 190 Areia siltosa 360 300 240 220 Areia 400 340 270 260 Areia com pedre gulhos 440 380 310 290 Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de Teixeira 1996 Já o parâmetro β relativo à resistência de atrito lateral independe do tipo de solo e seus valores sugeridos são apresentados na Tabela 07 em função do tipo de estaca Tabela 07 Valores do parâmetro β Tipo de Estaca β kPa Prémoldada e perfil metálico 4 Franki 5 Escavadas a céu aberto 4 Raiz 6 Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Teixeira 1996 O autor adverte que o método não se aplica ao caso de estacas prémoldadas de concreto flutuantes com espessas camadas de argila moles sensíveis com NSPT geralmente inferior a 3 Neste caso a tensão lateral rl é dada pelos dados a seguir em função da natureza do sedimento argiloso 104 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Sedimento rL kPa Argila Fluvioagunar 20 a 50 Argila Transicional 60 a 80 9 Demais Métodos de Dimensionamento Com o objetivo de relacionar os demais métodos existentes no mercado porém pouco utilizados em relação aos métodos de Aoki Velloso 1975 e Décourt 1978 são apresentados abaixo as demais metodologias para dimensionamento de estacas Métodos dos Franceses PHILIPPONNAT et al 1986 Monteiro Franki 2000 Brasfond 1991 Alonso 1996 Antunes Cabral 1996 Karez Rocha 2000 Gotlieb et al 2000 Cabral et al 2000 Amann 2010 Cada método possui as particularidades do autor É importante respeitalas a fim de não comprometer os resultados Além do método é importante entendermos as informações da investigação geotécnica para não comprometer a qualidade dos projetos geologia local solos moles sobreposição de tensões com obras vizinhas plano diretor da cidade trafego na região Utilize no mínimo três métodos para comparar resultados e estudar estatisticamente os valores a fim de obter o máximo parâmetro possível para adotar o valor 105 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 32 PROJETO GEOMÉTRICO DE FUNDAÇÕES PROFUNDAS Após obter a capacidade de carga da estaca selecionada para seu projeto é importante dimensionar geometricamente o bloco de coroamento que transferirá a carga do pilar para as estacas O objetivo deste capítulo é determinar as dimensões e a locação das blocos de estacas para todos os pilares da obra Para iniciar o projeto geométrico necessitamos basicamente dos seguintes pré requisitos Projetos Arquitetônico e Estrutural contendo a locação dimensões e quadro de carga dos pilares Capacidade de carga e dimensões da estaca selecionada para o projeto Com as informações iniciamos o processo de dimensionamento conforme sequência a seguir 321 Segurança O número de estacas em um bloco deve ser suficiente para que a carga do pilar dividido pelo número de estacas não supere a carga admissível das estacas eP P n Em que n número de estacas do bloco P carga do pilar Pe capacidade de carga da estaca Uma vez determinado o número de estacas para uma fundação segura resta locar cada uma delas da melhor forma possível atendendo as condicionantes geométricas executivas e econômicas 106 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 322 Axialidade O centro de força das estacas de um bloco CF deve coincidir com o centro de forças do carregamento CC proveniente do pilar ou dos pilares associados Figura 52 Axialidade em Blocos de Coroamento Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 323 Executiva A partir da simbologia a seguir a boa prática técnica nos define que Figura 53 Simbologia para Blocos de Coroamento Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 107 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA O valor do afastamento a depende da operação do equipamento de instalação cravação ou escavação das estacas e deve ser fornecido pela empresa executante O cobrimento c é necessário para acomodar as armaduras do bloco em geral adotase c D cobrimento diâmetro da estaca O espaçamento mínimo entre estacas vizinhas d depende do tipo de estaca e de seu diâmetro d 25 D para estacas cravadas d 30 D para estacas escavadas d 60cm para qualquer estaca Os blocos usuais correspondem às distribuições das estacas em planta que são combinações de quadrados lado d e triângulos equiláteros lado d h é o valor da altura do triangulo equilátero necessário para a locação das estacas em planta h 087d 324 Geométrica O espaço disponível para a construção da fundação de um pilar é frequentemente limitado pela presença de divisas no terreno ou de fundações de pilares vizinhos Como a fundação de um pilar não pode invadir o terreno vizinho nem se sobrepor em planta ao de outro pilar estas interferências requerem soluções especiais Podemse distinguir três tipos de soluções em função das interferências presentes Bloco para pilares isolados Bloco para pilares associados Bloco para pilares alavancados No primeiro caso a distância do centro do pilar à divisa do terreno ou aos pilares vizinhos é suficientemente grande para que se possa construir uma fundação cujo o centro de forças coincida com o centro do pilar Nos outros dois casos a pequena distância entre pilares ou de um pilar para divisa obriga a construção de um elemento estrutural viga de rigidez ou viga alavanca dependendo do caso que solidariza dois pilares e transfere suas cargas para as fundações Devemos entender nestes casos que os pilares não estarão apoiados sobre 108 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA a fundação mas sobre o elemento estrutural que os solidariza e ao mesmo tempo necessitará de uma fundação Consequentemente as fundações deverão ser projetadas de forma a garantir uma maior economia possível no dimensionamento destes elementos estruturais Figura 54 Esquema de tipos blocos de coroamento Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 325 Econômicas Quanto maior o número de estacas em um bloco maior será o tamanho e o custo deste Entretanto blocos com apenas uma linha de estacas requerem vigas de travamento capazes de absorver momentos provocados por excentricidades devido a pequenos erros de locação das estacas tais vigas representam um custo adicional de blocos deste tipo Portanto o bloco mais econômico possível é aquele com três estacas não 109 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA alinhadas pois são pequenos e permitem a absorção de momentos acidentais através da redistribuição das cargas nas estacas Blocos com apenas uma estaca devem ser dotados de vigas de travamento nas duas direções Blocos de duas estacas assim como qualquer bloco com apenas uma linha de estacas devem receber vigas de travamento na direção ortogonal a linha de estacas A associação de pilares deve ser evitada devido ao custo elevado das vigas de rigidez Fundações de pilares de divisa são excêntricas em relação ao pilar já que não podem invadir o lote vizinho Quanto maior a excentricidade maior será o custo da viga alavanca Por isso procurase minimizar a excentricidade adotando blocos tão estreitos quanto possível para as fundações de pilares de divisa Quando o número de estacas necessárias para o bloco de divisa não supera 4 alinhamse todas Se forem necessárias mais de quatro destas elas deverão ser distribuídas em duas linhas paralelas à divisa A seguir veremos uma sequência metodológica de cálculo indicada para este cenário Figura 55 Blocos de Divisa Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Velloso 2004 110 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Para determinar a excentricidade f a e 2 10 ρ a afastamento em função do equipamento de execução das estacas p01 lado do pilar de divisa f espaço mínimo entre sapatas adotar 25cm Determinar a carga resultante no bloco e l P l R 1 1 Determinar a quantidade de estacas alinhadas e dimensionar bloco em função do modelo padrão bloco típico eP P n 326 Bloco Típico Após determinar o número de estacas no bloco devemos selecionar o melhor bloco típico para seu projeto que varia em função do tipo de estaca Encontramos na literatura diversos modelos de blocos típicos Eles respeitam as distâncias mínimas recomendadas na literatura aqui apresentada A seguir podemos observar modelos típicos para estacas circulares com blocos de até sete estacas 111 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 56 Distribuição das estacas no bloco de 2 a 4 estacas Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2003 Figura 57 Distribuição das estacas no bloco de 5 a 6 estacas Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2003 112 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 58 Distribuição das estacas no bloco 7 estacas Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2003 327 Considerações Gerais O projeto geométrico dos blocos de coroamento para cada pilar dever ser feito sempre se possível independente para cada um destes No caso de bloco com duas estacas para dois pilares devese evitar a posição da estaca abaixo dos pilares 113 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 59 Recomendações para Blocos de 2 estacas Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de Alonso 2010 O espaçamento d entre estacas deve ser respeitado não só entre aquela do próprio bloco mas também entre estacas de blocos vizinhos Figura 60 Espaçamento entre estacas de blocos distintos Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2010 A distribuição das estacas deve ser feita sempre que possível no sentido de maior dimensão do pilar Escolhese a opção b somente se o espaço for insuficiente 114 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 61 Recomendações para direção do bloco Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2010 Para os blocos com mais de um pilar o centro de carga resultante deve coincidir com a centro de gravidade das estacas Figura 62 Centro de carga do bloco Fonte Elaborada pelo autor a partir de Alonso 2010 Devese evitar a distribuição de estacas conforme indicado a seguir a fim de evitar momento de torção no bloco Figura 63 Distribuição das estacas no bloco Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2010 115 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 328 Reformulação de Blocos de Estacas Quando uma estaca de um bloco não pode ser aproveitada por problemas durante sua execução ou controle de qualidade o bloco deverá ser reformulado atendendo as seguintes especificações Manter o centro de gravidade do bloco ou no caso de não ser mantido verificar a carga na estaca carregada Manter o espaçamento mínimo entre as estacas aproveitadas de 25 x diâmetro para estacas prémoldadas 30 x diâmetro para estacas moldadas in loco Manter uma distância mínima de 15 x diâmetro entre qualquer estaca não aproveitada de uma nova que a substituirá porém sempre acima de 30cm Na reformulação não devem existir diâmetros diferentes de estacas 329 Pilares com Carga Vertical e Momento Em todos os projetos de Engenharia sempre teremos momentos atuantes na base do pilar Porém em construções convencionais de pequeno porte residências de 1 a 3 pavimentos o momento tem valores insignificantes e podem ser desprezados nos cálculos Em obras industriais comerciais e residências acima de três pavimentos devemos levar em consideração seus valores sempre presentes no quadro de carga dos pilares projeto estrutural O método que normalmente se usa é o da superposição que consiste em calcular a carga em cada estaca somandose separadamente os efeitos da carga vertical e dos momentos 116 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 64 Blocos com carga vertical e momento Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Alonso 2010 A carga atuante em uma estaca genérica i de coordenadas xiyi no seu centro de gravidade é dado por 2 2 i i X i i Y i Y Y M X X M n N P Em que N carga vertical normal do pilar incluindo peso próprio do bloco n número de estacas previsto para o bloco MX e MY são os momentos na cota de arrasamento das estacas considerados positivos Xi e Yi são as coordenadas de cada estaca em relação ao centro do bloco Os sinais a serem considerados nesta fórmula dependem da posição da estaca Quando se considera o momento MY as estacas da direita terão o sinal positivo e as estacas da esquerda o negativo Analogamente quando se considera o momento MX as estacas de cima terão o sinal positivo e as de baixo negativo 117 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA O problema de estaqueamento sujeito a momentos é resolvido por tentativas lançandose um quantitativo de estacas e calculando as cargas atuantes individualmente O estaqueamento será aceito se as cargas nas estacas forem no máximo igual as cargas admissíveis de compressão e tração da estaca selecionada Como todas as estacas em um bloco devem ter o mesmo diâmetro e comprimento calcular aquelas com maiores solicitações a fim de agilizar os cálculos SAIBA MAIS Para complementar e aprofundar os estudos sobre dimensionamento de funda ções conheça o livro que descreve uma série de dicas práticas que lhe ajudarão no início de carreira 4 Edifícios x 5 Locais de implantação 20 soluções de fundações da Editora Blucher 118 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA PARA SINTETIZAR Nesta unidade aprendemos todo o processo de dimensionamento de fundações profundas Para a capacidade de carga avaliamos a resistência admissível do solo a partir dos dados de investigação geotécnica e da interação estaca x solo a partir de sua área lateral e área de ponta com destaque para os métodos semiempíricos de AokiVelloso e DécoutQuaresma No estudo do projeto geométrico foi entendido sobre o processo de dimensionamento dos blocos de fundação profunda responsável por transferir a carga do pilar para as estacas No final do capítulo identificamos a contribuição dos momentos atuantes no processo de análise de capacidade de carga para a interação estaca x solo 119 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 1 Com as informações de investigação geotécnica e da estaca a ser cravada calcule a carga admissível de uma estaca prémoldada de concreto com diâmetro de 40cm utilizando os métodos de AokiVelloso e DecourtQuaresma Utilize fator de segurança de 2 tanto para resistência lateral quanto para resistência de ponta Assinale o valor que mais se aproxima de sua estimativa a Aoki Velloso 110 kN Decourt Quaresma 95 kN b Aoki Velloso 226 kN Decourt Quaresma 305 kN c Aoki Velloso 414 kN Decourt Quaresma 323 kN d Aoki Velloso 675 kN Decourt Quaresma 550 kN e Nenhuma das alternativas 2 Dimensione a fundação profunda de estaca cravada de concreto da forma mais econômica possível para o conjunto de pilares conforme croqui abaixo 120 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA P3 e P4 Considerar diâmetro da Estaca 20cm afastamento mínimo a 35cm carga admissível de cada estaca 210kN F min 25cm Assinale a alternativa do melhor custo x benefício de modelo de bloco para este cenário avaliando o espaço disponível para sua implantação a Bloco P3 Bloco P4 b Bloco P3 Bloco P4 c Bloco P3 Bloco P4 121 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA d Bloco P3 Bloco P4 e Nenhuma das alternativas 3 Uma fundação profunda moldada in loco é executada mediante a introdução no terreno por rotação de um trado A injeção de concreto é feita pela haste central do trado simultaneamente à sua retirada A armadura é sempre colocada após a concretagem O procedimento executivo descrito se refere a a Às estacas hélice contínua monitorada b Às estacas raiz c Às estacas Franki d Aos tubulões a céu aberto e Aos tubulões a ar comprimido 122 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA GLOSSÁRIO Blocos de Fundação Profunda estruturas geralmente em concreto armado que têm a função de distribuir as cargas dos pilares a elementos de fundações profundas tais como estacas e tubulões Prova de Carga Dinâmica ensaio em estacas que objetiva principalmente determinar a capacidade de ruptura da interação estacasolo para carregamentos estáticos axiais Ele difere das tradicionais provas de carga estáticas pelo fato do carregamento ser aplicado dinamicamente por meio de golpes de um sistema de percussão adequado Viga alavanca estrutura que auxilia na distribuição de cargas nas fundações sejam elas profundas estacas ou rasas sapatas Quando um pilar fica desalinhado com o centro da fundação as cargas que chegam deste pilar não são distribuídas corretamente para o solo 123 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA REFERÊNCIAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6122 Projeto e execução de fundações Rio de Janeiro 2010 ALONSO U R Dimensionamento de Fundações Profundas Editora Blucher São Paulo 3 Edição 2003 AOKI N ALONSO UR Previsão c Verificação da Carga Admissível dc Estacas ABMS NRSP Worksliop realizado no IESP 1991 CINTRA José Carlos A Fundações por Estacas projeto geotécnico São Paulo Editora Oficina de Textos 2010 FALCONI Frederico CORREA Celso N ORLANDO Celso SCHIMDT Cristina ANTUNES William R ALBUQUERQUE Paulo J HACHICH Waldemar NIYAMA Sussumu Fundações teoria e prática 3 ed São Paulo Oficina de Textos LOPES F R Fundações Fundações Profundas Rio de Janeiro COPPEUFRJ 2002 MELO B N Análise de Provas de Carga à Compressão à Luz do Conceito de Rigidez 2009 250 f Dissertação Mestrado Universidade Estadual de Campinas CampinasSP UNIDADE4 CONTENÇÕES E OBRAS DE TERRA 126 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM Apontar as principais técnicas para contenções de taludes Analisar a segurança de taludes naturais avaliando a estabilidade em função das variáveis envolvidas definindo uma possível intervenção Identificar a melhor técnica para cada projeto dimensionando a geometria de muros a gravidade e a flexão INTRODUÇÃO À UNIDADE Na quarta e última unidade vamos entender a teoria sobre estabilidade de taludes naturais e obras de contenções de terra É importante compreendermos a análise necessária para verificarmos quantitativamente se o talude está estável eou qual o ângulo ideal para conseguirmos esta estabilidade algo que trataremos aqui Também vamos conhecer as principais técnicas de contenções de terra e aprender o princípio básico de dimensionamento Um corte vertical ou inclinado no solo natural ou executado pelo homem representa um desafio à estabilidade deste elemento uma vez que a parede não poderá se manter por muito tempo na mesma posição A qualquer momento pode ocorrer a ruptura total ou parcial através do escorregamento ou deslizamento Nesta unidade entenderemos esta problemática conheceremos as características de um talude natural técnicas para contenções e metodologia de dimensionamento para assim estarmos preparados para escolher a melhor técnica e calcular taludes e contenções Com o conteúdo deste capítulo vocês estarão aptos a avaliar a estabilidade natural de um talude e vão adquirir os conhecimentos essenciais para selecionar o melhor tipo e prédimensionar esta estrutura 127 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 41 TALUDES Taludes são montantes de terra compostos por pé talude topo ou crista e superfície Os taludes são definidos como sendo qualquer superfície inclinada de um maciço de solo ou rocha conforme Figura 65 Figura 65 Partes do Talude Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de Londe e Bitar 2011 Os taludes são classificados como naturais chamados de encostas ou feitos pelo homem como cortes e aterros 411 Taludes Naturais Conhecidos como encostas os taludes naturais são constituídos de solo residual formado a partir da ação do intemperismo físico e químico da rocha sã coluvionar ou tálus formado pela ação da gravidade a partir do transporte de solos que sofreram intemperismo e fragmentação Podem ser mais suscetíveis a instabilidade porque forças 128 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA gravitacionais agem naturalmente deflagrando o movimento do solo Atualmente é comum observarmos encostas que permaneceram anos estáveis sofrerem processos de movimentação devido à própria dinâmica de evolução das encostas processos físico químicos resultam em alteração da resistência do solo tornando a encosta propícia a ruptura Podendo apresentar face plana ou curvilínea convexa ou côncava os taludes geram fluxos preferenciais de água superficial conforme Figura 66 Figura 66 Tipos de Faces de Talude Natural Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Gerscovich 2016 129 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 412 Taludes Construídos Taludes construídos são cortes em encostas escavações ou aterros sendo resultado da ação humana Taludes de corte ou escavações são executados levando em consideração a altura e inclinação adequadas que garantam a estabilidade da obra dependendo sempre das propriedades geomecânicas dos materiais e das condições de fluxo Já os taludes de lançamento de aterro são menos suscetíveis à instabilidade pois são conhecidas as características do solo utilizado A Figura 67 ilustra taludes em atividades de escavação e aterro Figura 67 Talude de Escavação e de Aterro Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Lima 2002 130 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 413 Instabilidade de Taludes Ao observar inúmeros casos de instabilidade de encostas naturais ou taludes de corte e aterro foi verificado que estas evoluem com o tempo de tal forma que se a estabilização tivesse sido estudada na fase inicial o problema teria sido resolvido com menor custo e esforço do que em fases mais evoluídas da instabilidade Os deslizamentos de taludes se tornaram problemas de engenharia de grande importância no Brasil devido a muitas das grandes cidades estarem situadas nas encostas da Serra do Mar que têm condições propícias para estes fenômenos Podese dizer que sua ocorrência deve aumentar devido a principalmente Aumento da urbanização e do desenvolvimento de áreas sujeitas a escorregamentos Desflorestamento contínuo destas áreas Aumento das taxas de precipitação causadas pelas mudanças de clima Os custos diretos correspondem ao reparo de danos relocação de estruturas e manutenção de obras e instalações de contenção Podese dizer que os custos indiretos são ainda maiores podendo ser citados Perda de produtividade industrial agrícola e florestal bem como potencial turístico devido aos danos locais e interrupção de sistemas de transporte Perda de valor de propriedades bem como de impostos referenciados por ele Perda de vidas humanas invalidez física ou trauma psicológico em moradores de locais afetados por escorregamentos O movimento de massa é definido pelo movimento do solo rocha ou vegetação sob a direta ação da gravidade É um processo natural pertinente à evolução geomorfológica em regiões serranas No Quadro 05 podemos verificar os principais tipos de movimentos de massas que ocorrem em taludes e encostas Qualquer deslocamento de um determinado volume de solo é chamado de movimento de massa São processos associados a problemas de instabilidade de encostas 131 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Quadro 05 Movimento de Massas de Talude PROCESSOS DINÂMICAGEOMETRIAMATERIAL Rastejos Vários planos de deslocamento internos Velocidades muito baixas cmano a baixas e decres centes com profundidade Movimentos constantes sazonais ou intermediários Solo depósitos rocha ateradafraturada Escorregamentos Poucos planos de deslocamento externos Velocidades médias mhora e altas ms Pequenos e grandes volumes de material Geometria e materiais variáveis Movimentos planares circulares ou em cunha Quedas Sem plano de deslocamento Movimentos tipo queda livre ou em plano inclinado Velocidades muito altas ms Material rochoso Pequenos a médio volumes Geometria variável lascas placas blocos etc Movimentos de rolamento de matacão e tombamento Corridas Muitas superfícies de deslocamento Movimento semelhante ao de um líquido viscoso Desenvolvimento ao longo das drenagens Velocidades médias a altas Mobilização de solo rocha detritos e água Grandes volumes de material Extenso raio de alcance mesmo em áreas planas Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de Augusto Filho 1992 A diminuição da inclinação é um dos métodos mais simples e baratos a serem utilizados durante a análise de estabilização de taludes Este método consiste em diminuir o ângulo de inclinação do talude e também sua altura quando conveniente Porém pode não ser suficiente para manter a estabilidade pois a redução do ângulo de inclinação ou altura de um talude implica na diminuição da tensão normal e da força de atrito resistente não o tornando estável em alguns casos O plantio de grama em placas ou aplicação de hidrossemeadura é outra maneira eficiente de evitar a erosão causada pela água de escoamento superficial De acordo com Queiroz 2009 a drenagem superficial em taludes também 132 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA contribui para a diminuição do escoamento superficial evitando a erosão A drenagem geralmente é feita a montante do talude por meio de cordões em curvas de nível nas áreas adjacentes e canaletas na crista do talude 414 Análise da Estabilidade de Taludes O estudo de análise de estabilidade de taludes deve considerar as forças devidas ao peso ao escoamento da água e à resistência ao cisalhamento pois as duas primeiras tendem a movimentar a massa de solo encostada abaixo porém a última atua como um freio desta movimentação É importante entender esta lógica A Figura 68 ilustra os principais esforçostensões a serem analisados Figura 68 Esforçostensões em Taludes Fonte Elaborada pelo autor 2022 As tensões atuantes ζa são ocasionadas por fatores externos Cortes ou aterros no talude ou em terrenos adjacentes Aumento da carga atuante Atividades sísmicas 133 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Também por fatores internos Variação do nível de água NA Variação de peso específico pressão Saturação da areia esforços Diminuição da resistência do solo com o tempo por lixiviação por mudanças nos minerais secundários nas descontinuidades Já as tensões resistentes ζr são responsáveis por combater os esforços atuantes Os fatores que quantificam esta tensão estão diretamente ligados ao solo local através de seus parâmetros de resistência ângulo de atrito coesão peso específico Índices podem ser melhorados através de aditivos ao solo geotéxtil entre outros Fazse necessário analisarmos os parâmetros de segurança neste contexto A NBR 11682 classifica o fator de segurança conforme os riscos envolvidos O nível de segurança é determinado dependendo da possibilidade de perdas de vidas humanas danos materiais e danos ambientais A norma afirma que quanto maior o valor do fator de segurança maior é a segurança contra a ruptura do talude Índices podem variar de 12 até 30 em função das características do projeto A NBR 11682 quantifica estes fatores A estabilidade dos taludes deve ser determinada de acordo com os mecanismos de ruptura Existem basicamente duas formas de verificar estas condições a primeira por meio de cálculos através de elementos finitos em que se confirma a estabilidade pela teoria da elasticidade e as condições de equilíbrio estático Estudaremos a seguir as principais metodologias de equilibrio estático presentes na literatura 9 Médoto de Culmann O Método de Culmann comumente chamado de método das cunhas relaciona a geometria do talude com a superfície de ruptura concluindo com a análise simplificada de um polígono de forças Seus parâmetros de resistências estão interligados com as forças atuantes no peso próprio coesão e atrito do solo A Figura 69 ilustra os parâmetros do método em questão 134 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 69 Representação Gráfica do Médoto de Culmann Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de UNEMAT 2011 A seguir a equação de equilíbrio sugerida pelo autor θ β γ θ β cos 1 cos 4 sen Cm H Em que H Altura Limite do Talude Cm Força de coesão do solo kNm² com coeficiente de segurança β Inclinação do talude θ Ângulo de Atrito do Solo com coeficiente de segurança У Peso específico do Solo kNm3 IMPORTANTE Este Método possui grandes limitações e deve ser utilizado somente como uma estimativa prelimininar pois desconsidera heterogeneidade do solo poro pressão sobrecargas externas entre outros Os valores de resistência do solo devem ser obtidos por ensaios de laboratório Podese tam bém utilizar correlações préestabelecidas presentes na literatura conforme Figura 70 Neste casos o cuidado com a segurança deve ser maior 135 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 70 Parâmetros de Resistência de Solos Fonte GeoRio 2000 9 Médoto das Fatias Simplicação de Bishop A análise através dos métodos das fatias pressupõe a definição de uma superfície de deslizamento qualquer para toda a massa do talude Esta superfície é dividida em um número de fatias verticais conforme ilustrado na Figura 71 em que as forças agem em uma fatia genérica Figura 71 Forças atuantes a partir do analise do método das fatias Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Geo Slopew 2002 136 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Em que W peso da fatia kW força horizontal para incorporar efeitos sísmicos N força normal à base da fatia S força tangencial à base da fatia S τ l E1 E2 componente horizontal das forças entre as fatias T1 T2 componente vertical das forças entre as fatias D força aplicada na superfície b largura da fatia l comprimento da base da fatia A1 A2 forças hidrostáticas Esta metodologia analisa muitas variáveis e como consequência a equação de equilíbrio é complexa e com solução estatisticamente indeterminada pois há mais incógnitas acerca da equação de equilíbrio Devido a isto vários autores simplificaram este método A seguir vamos conhecer a simplificação de Bishop Esta metodologia equivale às parcelas de esforços horizontais entre as lamelas Com isso Bishop propôs a seguinte equação FS tg tg u b tg W c b w sen FS I θ α α θ α 1 cos 1 1 Como o FS fator de segurança das condições de equilíbrio aparece nos dois lados da equação devese usar um cáculo interativo para obter a solução Recomendase a utilização de planilhas eletrônicas e softwares específicos para uma melhor análise dos resultados O Método de Bishop Simplificado fornece resultados satisfatórios quando comparado a outros métodos Está presente nos principais softwares de análises de estabilidades existentes no mercado 137 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 42 ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO Quando há necessidade de conter taludes em situações na qual é necessário ganhar maior área útil ou garantir a segurança contra deslizamentos fazse necessário utilizar estruturas de contenções Existem vários tipos de técnicas sendo elas divididas em dois grandes grupos conforme ilustrado na Figura 72 Figura 72 Tipos de Muro de Contenções Fonte Elaborada pelo autor 2022 Muro de Arrimo por Gravidade São estruturas corridas de grande massa e volume que resistem aos empuxos horizontais através de seu peso próprio Geralmente são empregados para conter pequenos e médios desníveis inferiores a 60 metros Possuem alto peso e podem ser construídos de pedra concreto gabiões solo ensacado entre outros Muro de Arrimo por Flexão São estruturas mais esbeltas com seção transversão em forma de L ou atirantadas que resistem aos empuxos por flexão utilizando parte do peso próprio do maciço que se apoia sobre sua base 138 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA ou tirante para manterse em equilíbrio Geralmente são técnicas construídas em concreto armado A seguir na Figura 73 veremos as principais partes e nomenclaturas dos muros de contenção Figura 73 Partesnomenclaturas em muro de Contenções Fonte Elaborada pelo autor 2022 Vamos conhecer de forma simplificada as principais técnicas presentes em cada grupo 421 Muros de Arrimo por Gravidade Estruturas de contenção com alto peso e que resistem ao deslizamento e ao tombamento em função desta característica Existem vários métodos para este tipo de estrutura Apresentamos a seguir as principais técnicas de contenção de muros de arrimo por gravidade 139 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Muros de Alvenaria de Pedra Os muros de alvenaria de pedra são os mais antigos e numerosos Atualmente devido ao custo elevado o emprego da alvenaria é menos frequente principalmente em muros com maior altura Figura 74 Figura 74 Muro de Alvenaria de Pedra Fonte GeoRio 2000 No caso de muro de pedras arrumado manualmente sua resistência resulta unicamente do embricamento dos blocos de pedras Este muro apresenta como vantagens a simplicidade de construção e a dispensa de dispositivos de drenagem pois o material a realiza Outra vantagem é o custo reduzido especialmente quando os blocos de pedras são disponíveis no local No entanto a estabilidade interna do muro requer que os blocos tenham dimensões aproximadamente regulares o que causa um valor menor do atrito entre as pedras Muros de pedra sem argamassa devem ser recomendados unicamente para a contenção de taludes com alturas de até dois metros A base do muro deve ter largura mínima de 05m a 10m e deve ser apoiada em uma cota inferior à da superfície do terreno de modo a reduzir o risco de ruptura por deslizamento no contato murofundação Quanto a taludes de maior altura cerca de três metros devese empregar argamassa de cimento e areia para preencher os vazios dos blocos de pedras Neste caso podem ser utilizados blocos de dimensões variadas A argamassa provoca uma maior rigidez no muro porém elimina a sua capacidade drenante É necessário então implementar os dispositivos usuais de drenagem de muros impermeáveis tais como dreno de areia 140 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA ou geossintético no tardoz e tubos barbaças para alívio de poropressões na estrutura de contenção 9 Muros de Concreto Ciclópico ou Concreto Gravidade Estes muros são economicamente viáveis apenas quando a altura não é superior a cerca de quatro metros O muro de concreto ciclópico é uma estrutura construída mediante o preenchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rocha de dimensões variadas Devido à impermeabilidade deste muro é imprescindível a execução de um sistema adequado de drenagem A sessão transversal é usualmente trapezoidal com largura da base da ordem de 50 da altura do muro A especificação do muro com faces inclinadas ou em degraus pode causar uma economia significativa de material Para muros com face frontal plana e vertical recomendase uma inclinação para trás em direção ao retroaterro de pelo menos 130 cerca de dois graus com a vertical de modo a evitar a sensação ótica de uma inclinação do muro na direção do tombamento para a frente Os furos de drenagem devem ser posicionados de modo a minimizar o impacto visual devido às manchas que o fluxo de água causa na face frontal Alternativamente podese realizar a drenagem na face posterior tardoz do muro através de uma manta de material geossintético tipo geotêxtil Neste caso a água é recolhida através de tubos de drenagem adequadamente posicionados 9 Muro Gabião Os muros de gabiões Figura 75 são constituídos por gaiolas metálicas preenchidas com pedras arrumadas manualmente e construídas com fios de aço galvanizado em malha hexagonal com dupla torção 141 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 75 Croqui de Muro tipo Gabião Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Macaferri 2012 As dimensões usuais dos gabiões são comprimento de dois metros e seção transversal quadrada com um metro de aresta No caso de muros de grande altura gabiões mais baixos altura 05m que apresentam maior rigidez e resistência devem ser posicionados nas camadas inferiores em que as tensões de compressão são mais significativas Para muros muito longos gabiões com comprimento de até quatro metros podem ser utilizados para agilizar a construção A rede metálica que compõe os gabiões apresenta resistência mecânica elevada No caso da ruptura de um dos arames a dupla torção dos elementos preserva a forma e a flexibilidade da malha absorvendo as deformações excessivas O arame dos gabiões é protegido por uma galvanização dupla e em alguns casos por revestimento com uma camada de PVC Esta proteção é eficiente contra a ação das intempéries da água e solos agressivos Maccaferri1990 A principal característica deste tipo é a flexibilidade que permite que a estrutura se acomode a recalques diferenciais e a permeabilidade 142 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Demais Técnicas de Muro a Gravidade A seguir listamos mais técnicas de contenções por muro de gravidade Muro de Solo Ensacado Muro de Pneus Muro em fogueira crib wall Muro de Bambu Muro com estrutura préfabricada Muro com Geossintéticos 422 Muros de Arrimo por Flexão O muro de arrimo por flexão é construído em concreto armado A laje de base em geral apresenta largura entre 50 e 70 da altura do muro A face trabalha a flexão e se necessário pode empregar vigas de enrijecimento em caso de alturas maiores Figura 76 Muro a flexão e contraforte Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Queiroz 2009 143 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Para muros com alturas superiores a cinco metros é conveniente a utilização de contrafortes ou nervuras para aumentar a estabilidade contra o tombamento Tratandose de laje de base interna ou seja sob o retroaterro os contrafortes devem ser adequadamente armados para resistirem a esforços de tração No caso de laje externa ao retroaterro os contrafortes trabalham à compressão Esta configuração é menos usual pois acarreta perda de espaço útil a jusante da estrutura de contenção Os contrafortes são em geral espaçados de cerca de 70 da altura do muro Muros de flexão Figura 77 podem também ser ancorados na base com tirantes ou chumbadores rocha para melhorar sua condição de estabilidade Esta solução de projeto pode ser aplicada quando na fundação do muro ocorre material competente rocha sã ou alterada e quando há limitação de espaço disponível para que a base do muro apresente as dimensões necessárias para a estabilidade Figura 77 Muro a flexão com tirante Fonte Elaborada pelo autor a partir de 2022 9 Demais Técnicas de Muro a Flexão Como o ganho de área útil é cada vez mais importante em grandes centros as técnicas de muro a flexão evoluem constantemente Vamos apresentar de forma resumida as técnicas atuais e inovadoras na área 144 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Terra Armada Modelo de contenção flexível comu mente associado ao aterro selecio nado e compactado itens lineares reforçados submetidos à tração e também elementos modulares fabri cados em revestimentos Empregase a técnica em vários tipos de obras como na construção de rodoviárias ferroviárias e demais empreendi mentos industriais Apresenta uma excelente capacidade de suportar carregamentos Solo Grampeado Técnica de contenção ou reforço de taludes que consiste basicamente no uso de elementos chumbadores enterrados O método se faz presente na execução de estradas túneis remediações de deslizamento entre outras obras Estes chumbadores são basicamente elementos lineares passivos resisten tes à flexão composta denominados grampos Esta técnica consiste em uma solução eficiente para esca vações e estabilização de taludes utilizando o reforço do solo in situ 145 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Cortina Atirantada Estrutura de contenção que possui uma parede de concreto armado em geral vertical além de tirantes que são ancorados no terreno em uma profundidade estável sem possibili dade de ruptura ou movimentações indesejadas Os tirantes são traciona dos por macaco hidráulico até uma carga definida em projeto e fixados na parede de concreto por meio de um sistema de placas e porcas Esta carga nos tirantes ficará atuando contra a parede de concreto e será o carrega mento responsável por se contrapor ao empuxo e garantir a estabilidade do solo arrimado SUGESTÃO DE VÍDEO Para entendermos melhor o processo executivo do solo grampeado recomen damos a visualização do vídeo httpswwwyoutubecomwatchvxjTJpfxGLI 146 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 423 Influência da Drenagem Grande parte dos acidentes envolvendo muros de arrimo estão relacionados ao acúmulo de água no maciço A existência de uma linha freática no maciço é altamente desfavorável aumentando substancialmente o empuxo total O acúmulo de água por deficiência de drenagem pode duplicar o empuxo atuante O efeito da água pode ser direto resultante do acúmulo de água junto ao tardoz interno do muro ou indireto produzindo uma redução da resistência ao cisalhamento do maciço em decorrência do acréscimo das pressões intersticiais O efeito direto é o de maior intensidade podendo ser eliminado ou bastante atenuado por um sistema de drenagem eficaz Todo cuidado deve ser dispensado ao projeto do sistema de drenagem para dar vazão a precipitações excepcionais e para que a escolha do material drenante seja feita de modo a impedir qualquer possibilidade de colmatação ou entupimento futuro 424 Análise da Estabilidade de Muros de Contenção O processo de dimensionamento de muros de contenção se inicia com a investigação do solo a ser contido Devem ser coletados furos de sondagem a fim de adotar parâmetros do solo conforme seus resultados A Figura 78 ilustra a metodologia indicada 147 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 78 Investigação de solo para obras de contenção Fonte Elaborada pelo autor 2022 Após o reconhecimento fazse necessário a adoção de parâmetros do solo Os valores de peso específico ângulo de atrito e coesão das camadas são adotados com seu devido coeficiente de segurança geralmente em torno de 23 do valor encontrado porém podem variar em função da qualidade da investigação É preciso consultar normas e técnicas da mecânica dos solos pertinentes Em seguida fazse necessário uma análise criteriosa para a escolha da melhor técnica Custo prazo segurança qualidade acabamento e espaço útil são alguns itens a serem analisados caso a caso Após a escolha é elaborado um prédimensionamento baseado nas boas práticas de cada técnica para posterior verificação dimensional O projeto é conduzido assumindo um prédimensionamento e em seguida verificando suas condições de estabilidade É importante consultar uma fonte confiável para o pré dimensionamento A seguir na Figura 79 encontramos alguns exemplos 148 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 79 Exemplo de Prédimensionamento de Muros de Arrimo Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Gerscovich 2010 Na verificação de um muro de arrimo seja qual for a sua seção devem ser investigadas inicialmente as cargas atuantes no sistema Para tal podemos utilizar as teorias de Rankine e Coulomb de empuxo de terra A Figura 80 apresenta exemplo de cálculo utilizando os métodos citados 149 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Figura 80 Exemplo de cálculo de esforços atuantes no muro Fonte Elaborada pelo autor 2022 Em seguida as seguintes condições de estabilidade devem ser verificadas tombamento deslizamento da base capacidade de carga da fundação e ruptura global como indica a Figura 81 Figura 81 Estabilidade de Muros de Arrimo Fonte Elaborada pelo autor 2022 a partir de Gerscovich 2010 150 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Segurança ao Deslizamento da Base A Figura 82 ilustra os esforços atuantes no muro quanto ao efeito de possível deslizamento A segurança ocorre na verificação dos componentes horizontais das forças atuantes no sistema com a aplicação de um fator de segurança adequado como se observa na equação a seguir 51 ATUANTES RESISTENTES DESLIZAMENTO F F FS Em que FRESISTENTES Forças resistentes do sistema peso próprio do muro força de atrito coesão FATUANTES Empuxo ativo estimado do solo Figura 82 Segurança quanto ao deslizamento Fonte Elaborada pelo autor 2022 O deslizamento pela base é em grande parte dos casos o fator condicionante na análise da estabilidade Alternativas como aumento da base e criação de dente de travamento melhoram resultados É indicado FS mínimo de 20 para solos coesivos 151 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA 9 Segurança ao Tombamento Para que o muro não tombe em torno de sua extremidade externa ponto A da Figura 83 o momento resistente deve ser maior que o momento solicitante O coeficiente de segurança contra o tombamento é definido pela razão 02 ATUANTE RESISTENTE TOBAMENTO M M FS Em que O momento resistente MRESISTENTE corresponde ao momento gerado através do peso do muro O momento atuante MATUANTE é definido como o momento do empuxo ativo total atuante em relação ao ponto A Figura 83 Segurança quanto ao tombamento Fonte Elaborado pelo autor 2022 a partir de Gerscovich 2010 9 Segurança a Capacidade de Carga da Fundação A capacidade de carga consiste na verificação da segurança contra a ruptura e deformações excessivas do terreno de fundação A análise geralmente considera o muro rígido e a distribuição de tensões lineares ao longo da base 152 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA Para evitar a ruptura do solo de fundação do muro no critério usualmente adotado recomendase que 52 SXIMO M ATUANTE FUNDAÇÃO q q FS Em que qATUANTE tensão transmitida do muro de contenção ao solo calculada em função do peso próprio e momento do conjunto transmitido no centro da base da fundação qMÁXIMO tensão resistente do solo que recebe a carga do muro Calculada pelo método clássico de TerzaghiPrandtl max Terzaghi e Peck 1967 considerando a base do muro como sendo uma sapata conforme mostra a equação γ γ B N q N c N q q s c MÁXIMO 50 Em que c coesão do solo de fundação qs sobrecarga efetiva no nível da base da fundação tensão em função do peso próprio do solo acima da base У peso próprio do solo de fundação B B 2e largura equivalente da base do muro Nc Nq e NУ fatores de capacidade de carga do método de TerzaguiPeck 9 Segurança a Ruptural Global A última verificação referese à segurança do conjunto murosolo A possibilidade de ruptura do terreno em uma superfície de escorregamento ABC também deve ser investigada Para isso devem ser utilizados os conceitos de análise da estabilidade geral de talude A verificação de um sistema de contenção quanto a sua segurança em relação à estabilidade geral consiste na verificação de um mecanismo de ruptura global do maciço Neste caso a estrutura de contenção é considerada como um elemento interno à massa 153 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA de solo que potencialmente pode se deslocar como um corpo rígido Normalmente esta verificação consiste em se garantir um coeficiente de segurança adequado à rotação de uma massa de solo que se desloca ao longo de uma superfície cilíndrica Isto é 51 ANTES INSTABILIZ RESISTENTES GLOBAL M M FS Para o cálculo do fator de segurança pode ser utilizado qualquer método de cálculo de equilíbrio limite normalmente empregado para avaliação da estabilidade de taludes 9 Segurança Ruptural Interna A estrutura interna de um muro pode não suportar as tensões atuantes do sistema e romper pois cada técnica tem as suas particularidades construtivas e deve ser devidamente avaliada Em muros de concreto armado por exemplo devemos verificar o dimensional estrutural tanto das dimensões quanto das armaduras Em muro tipo gabião devese verificar a segurança contra o deslizamento dos blocos de gabiões superiores sobre os inferiores Em muros de pedra devemos verificar a tensão limite para deslocamento dos blocos NA PRÁTICA A seguir apresentamos um link com orientações para utilização básica do programa MACSTARS software grátis e disponível para download no site do desenvolvedor Este instrumento realiza cálculos de estabilidade natural entre outros Segue link com orientações httpswwwyoutubecomwatchvhBSZDchO4NQ 154 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA PARA SINTETIZAR Nesta unidade estudamos a teoria sobre a estabilidade de taludes naturais e obras de contenções de terra Entendemos os impactos sociais e econômicos envolvidos neste tema para entre outros selecionar e projetar a melhor alternativa técnica para seus projetos Foram apresentadas as principais técnicas de contenção existentes e detalhado o processo de dimensionamento geométrico destes A estabilidade quanto ao deslizamento tombamento capacidade de carga da fundação do muro segurança a ruptura global e ruptura interna foram temas discutidos no final deste capítulo 155 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM 1 A análise da estabilidade do talude é uma questão de grande importância na área da geotecnia Analise as assertivas abaixo e assinale a alternativa INCORRETA a Os taludes naturais também conhecidos como encostas estão sujeitos à problemas de instabilidade porque as ações das forças gravitacionais contribuem naturalmente para a deflagração do movimento b Encontramos taludes artificiais nas minas a céu aberto nas barragens de reservatório de água nas laterais de estradas e ruas c Talude Continental é a região submarina a média e alta profundidade que se encontra entre a plataforma continental e zona abissal d O crescimento das cidades tem levado em determinadas regiões à ocupação de áreas de risco por famílias carentes através de edificações de moradias rústicas com adoção dos critérios técnicos Os movimentos em taludes e encostas podem causar acidentes e muitas vezes perdas de vidas humanas e Podese dizer que a ocorrência de instabilidade de taludes naturais ocorre em função principalmente do aumento da urbanização e do desenvolvimento de áreas sujeitas a escorregamentos do desflorestamento contínuo destas áreas e do aumento das taxas de precipitação causadas pelas mudanças de clima 2 Em relação aos muros de contenção ou muros de arrimo assinale a alternativa correta a Os muros do tipo gabião classificamse como muros à flexão b As cortinas atirantadas classificamse como muros de gravidade c Os muros de concreto armado classificamse como muros à flexão d Os muros de concreto armado do tipo em balanço classificamse como muros de gravidade e Os muros do tipo gabião classificamse como muros à flexotração 3 No processo de dimensionamento da estabilidade do muro a ser projetado 156 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA alguns parâmetros devem ser avaliados Quais deles fazem parte desta avaliação I Tombamento II Deslizamento da base III Capacidade de carga da fundação IV Ruptura global Assinale a alternativa correta a Estão corretas as alternativas I e II b Estão corretas as alternativas II e III c Estão corretas as alternativas I II e III d Estão corretas as alternativas I e III e Todas as alternativas estão corretas 157 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA GLOSSÁRIO Aterro segmentos de solos de uma terraplanagem cuja implantação requer depósito de materiais provenientes de cortes eou de empréstimos jazida de solo até o nível desejado Ângulo de atrito do Solo características friccionais entre as partículas do solo sendo definido como o ângulo máximo que a força transmitida ao solo pode fazer com a força normal à superfície de contato sem que haja o cisalhamento do solo no plano de ruptura Índice comum em solos arenosos Obtido através de ensaios de cisalhamento Chumbadores são elementos metálicos inseridos no concreto ou no solo com a finalidade de garantir ancoragem eficaz ou constituir elemento genérico de fixação Empuxo de Terra ação horizontal produzida por um maciço de solo sobre as obras com ele em contato A determinação do valor do empuxo de terra é fundamental para a análise e o projeto de obras como muros de arrimo cortinas de estacasprancha construção de subsolos encontro de pontes etc 158 FUNDAÇÕES E OBRAS DA TERRA REFERÊNCIAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6122 Projeto e execução de fundações Rio de Janeiro 2010 BARROS Persio Leister de Almeida Obras de Contenção manual técnico MACCAFERRI 2009 GERSCOVICH Denise Estabilidade de taludes São Paulo Faculdade de Engenharia Departamento de Estruturas e Fundações 2009 GERSCOVICH D M S Estruturas de Contenção Muros de Arrimo Rio de Janeiro Universidade Federal do Rio de Janeiro 2010 GERSCOVICH Denise Estabilidade de taludes 2ª edição São Paulo Oficina de Textos 2016 LONDE Patrícia R BITAR Norma A Importância do uso de vegetação para contenção e combate à erosão em taludes do lixão desativado no município de Patos de Minas MG Perquirere Patos de Minas UNIPAM 82224249 dez 2011 QUEIROZ Rudney C Geologia e Geotecnia Básica para Engenharia Civil São Carlos RiMa 2009