fundações diretas
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Breve explicação sobre fundações diretas. O que é, forma, execução.TRANSCRIPT
UNAMA – Universidade da AmazôniaCCET – Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Arquitetura e Urbanismo
FUNDAÇÕES DIRETAS
André Galvão Pereira – 3NTBEdson Silva de Aquino Júnior – 3NTB
Fernanda Fonseca da Silva – 3NTBTábita de Andrade da Costa Silva – 3NTB
Thalita Maria de Brito Maués – 3NTB
Belém – Pará2015
SUMÁRIO
Fundações diretas e a utilização da sondagem à percussão....................................................... 3
Blocos........................................................................................................................................ 5
Tipo ............................................................................................................................... 6
Técnica Construtiva...................................................................................................... 6
Material ........................................................................................................................ 8
Baldrame................................................................................................................................... 8
Sapatas..................................................................................................................................... 11
Quanto à rigidez........................................................................................................... 11
Quanto à posição......................................................................................................... 12
Quanto à solicitação.................................................................................................... 14
Critérios de dimensionamento das sapatas................................................................. 15
Determinação da altura da sapata.............................................................................. 16
Radier....................................................................................................................................... 16
Execução do radier...................................................................................................... 16
Vantagens da fundação em radier............................................................................... 17
Desvantagens da fundação em radier.......................................................................... 17
Referências Bbliográficas........................................................................................................ 18
FUNDAÇÕES DIRETAS E A UTILIZAÇÃO DA SONDAGEM À PERCUSSÃO - SPT
(STANDARD PENETRATION TEST) PARA SUA DETERMINAÇÃO.
Segundo a NBR 6122/1996, as fundações diretas são os elementos de fundação que
transmitem a carga proveniente da edificação ao solo pelas pressões distribuídas sob sua base,
cuja a profundidade de assentamento deste elemento no terreno é inferior a duas vezes a
menor dimensão de sua base.
A figura 1 ilustra a pressão (P) - decorrente das cargas - sendo exercida de um nível
superior (edificação) ao elemento estrutural e, sua transmissão ao solo, ocorrendo de forma
distribuída ao logo da base, de dimensão (B). Como dito sobre a profundidade de
assentamento, supondo que B seja a menor dimensão da base do elemento estrutural logo a
profundidade (h) vai ser menor que duas vezes B, então h < 2B.
Figura 1: Fundação Direta
Antes de se definir o tipo de fundação a ser utilizada, faz-se necessário um
conhecimento prévio (além daqueles acerca do esforços provenientes da edificação) sobre o
terreno no qual a edificação será inserida. O procedimento mais utilizado é a Sondagem à
percussão, conhecida como Sondagem SPT (Standard Penetration Test) cujas diretrizes estão
determinadas pela NBR 6484.
Sumariamente, a sondagem SPT trata-se de um procedimento de análise do solo
através de perfuração vertical (com diâmetro de 63,5mm) por um trado ou, quando atinge o
nível de água, um trépano (através de processo de lavagem com a utilização de água sob
pressão para limpar os detritos). Estes estão ligados à uma haste de perfuração, formando a 3
coluna de perfuração e, sobre ela, um martelo de ferro com 65kg. A perfuração acontece com
a queda do martelo sobre a coluna de perfuração à uma altura de 30cm.
Figura 2: Organização geral dos equipamento para ensaio da sondagem SPT
a) Perfuração com trépano. b) Cravação do amostrador
A cada metro é feito o ensaio de cravação de um amostrador no fundo do furo -
através da queda livre do martelo (65kg) a 75cm de altura - que determinará o índice de
resistência à penetração do solo. Este índice corresponde ao número de golpes necessários à
penetração dos últimos 30cm do amostrador (contando-se o número de golpes para cada
15cm). O amostrador é bipartido sendo a coleta de amostra feita no seu interior.
Figura 3: Amostrador padrão desmontado
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Figura 4: Ilustração da cravação do amostrador
É a sondagem SPT que determina o índice de resistência à penetração do solo e,
fornecerá uma avaliação qualitativa e mecânica deste, pois, possibilitará que seu perfil
geológico seja traçado, isto é, se terá conhecimento acerca da espessura, identidade e
classificação das camadas de solo existentes no local (granulometria, cor, origem), as
condições de compacidade ou consistência e o nível do lençol freático.
Estas informações serão necessárias para conhecimento do comportamento e
capacidade esperada do solo no recebimento das cargas provenientes da edificação, o que
servirá de base técnica para a definição do melhor tipo, dimensionamento e profundidade da
fundação.
BLOCOS
Os blocos são elementos estruturais possuem grande rigidez, dimensionados de forma
que as tenções de tração que nele são produzidas sejam resistidas pelo seu material. Os blocos
estão sempre ligados a um pilar, que aguentam compressão simples resulta das cargas de
tração dos pilares. Essas cargas de tração são absorvidas pelo material do bloco. Podendo ser
de alvenaria de tijolos comuns, concreto simples ou de pedra de mão (argamassa ou não).
Normalmente usa-se blocos quando a profundidade de camada resistente está entre 0,5 e 1.0
m de profundidade de acordo com BRITO,1987. Os blocos normalmente são usados em
construções de pequeno porte (construções de casas pequenas). Apresenta em sua maioria
forma de quadrado ou retângulo, podendo ser também escalonado se o terreno for inclinado.
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Tipos
Existem três tipos de blocos alicerces: o de pedra de mão(argamassa ou não),concreto
simples(não armado) e alvenaria de tijolo comum, como mostra a figura 1.
O concreto simples é constituído de pedra britada, cimento, água e areia que são
resistentes a grandes esforços, mas pouca resistência para tração.
A alvenaria de tijolo comum, usa tijolo maciço de vedação, que geralmente possui 5
cm de altura, 10 cm de largura e 20 cm de comprimento, mas pode apresentar diferentes
dimensões. O tijolo é vulnerável à umidade, pelo fato de sua matéria prima ser argila
misturada com um pouco de terra arenosa.
A pedra de mão possui tamanhos diferentes que deve variar de 10 cm a 40 cm de
comprimento, com um peso médio de 10kg por unidade, geralmente usadas para blocos
maiores, pelo seu tamanho.
Figura 5: Tipos de Blocos e Alicerces
Técnica Construtiva
A primeira etapa é a abertura da vala. A mesma deve ter no minimo 40 cm de
profundidade e a largura tem que ser maior que a estrutura, que também depende do tipo de
material a ser utilizado. Em terrenos inclinados a estrutura tem que ser feita em degraus.
Na segunda etapa, ocorre a compactação da camada do solo resistente, apoiando o fundo.
O fundo tem que ser compactado manualmente usando um soquete de 10 a 20 kg, para igualar
o fundo da vala.
Realizar um lastro de concreto magro (Figura 2), que varia de 5 a 10 cm de espessura.
O lastro de concreto vai no fundo da vala com espessura mínima de 5 cm, e com com
proporção de 1:3:6 ou 1:4:8 de cimento, areia grossa e pedra 2 e 3 respectivamente. Sua
função é diminuir a pressão do contato, por esse motivo que sua largura é maior.
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Figura 6: Lastro de Concreto Magro
Na quarta etapa será feita a exercução do bloco, que ficam parte embutidas no terrenos
e sua espessura é maior que a espessura das paredes.Com respaldo acima do nível do terreno
para evitar que as paredes tenham contato com o solo. Assentar o piso de forma nivelada, com
argamassa de assentamento, cimento e areia com proporção de 1:4.
Construir a amarração nos respaldos, podendo ser de alvenaria ou de concreto armado.
Assentar com argamassa de cimento e areia(1:3) e tijolos em espelho, amarrando todo bloco e
alicerce para resistir a tração. Aplicação de hipermeabilizante com 10 cm de espessura (Figura
3) e reaterro da vala com camadas de 20 cm e bem compactadas.
Figura 7: Aplicação do hirpermeabilizante
Deve-se tormar cuidado com formigueiros e raizes de arvores durante a escavação,
verificar se há diferença da lagura dos alicerces para as paredes, e adicionar brocas em pontos
afastados como uma forma de reforçar a fundação.
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Material
- Concreto (brita, água, cimento, areia)
- Argamassa (areia, hidrofugante, água, cal e cimento)
-Emulsão asfáltica
- Tijolo comum
- Pedra de mão
BALDRAME
Baldrame é um conjunto de vigas de concreto armado construído diretamente no solo
à pouca profundidade. É utilizado em terrenos firmes e possui capacidade para suportar
pequenas cargas, como casas térreas.
O baldrame é dimensionado para receber a quantidade de carga correta que será
transmitida pelo peso das lajes e paredes, e a distribuí igualmente para o solo. Além disso,
mantém as estruturas unidas através do travamento entre os blocos de fundação, distribuindo
os esforços laterais. Seu formato é retangular cujos moldes podem ser feitos no local da obra
ou já chegarem pré-moldados. Devem possuir, no mínimo, a espessura das paredes.
Figura 8: Formatos vigas baldrame
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Figura 9: Fundação
Para fazer a concretagem é necessário preparar formas de madeiras, que ficam no
contorno da casa, e cujas tábuas devem ter 30 cm pois, o encaixe do baldrame possui 20cm de
profundidade e se necessitará de mais 10 cm para fazer o contra piso (cobertura da fundação).
Figura 10: Formas de madeira para fazer a concretagem
Figura 11: Concretagem
Depois que a formas forem niveladas as armaduras dos baldrames são preparadas. A
armadura é feita com 4 barras de 10 mm de diâmetro amarrados com barras de 5 mm a cada
20 cm. Para a armadura não enferrujar é preciso deixar uma tábua de concreto com pelo
menos 2 cm, então será feita uma armadura menor do que a forma, com 26 cm de
profundidade e 16 cm de largura. Para que a armadura não encoste no fundo e na lateral da
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forma, é necessário a colocação de um suporte plástico para o concreto cobrir toda a
armadura.
Figura 12: Armaduras do terreno
Depois das armaduras e formas colocas nos lugares, o baldrame e contra piso podem
devidamente concretados, se os desníveis do terreno estiverem acertados... Não consegui
continuar porque não entendi.
Depois das armaduras e formas colocas nos lugares os baldrames e contra pisos são
concretados, mas para isso ser feito os desníveis do terreno tem que ser acertados, e encher as
valas que foram abertas e o terreno no centro da casa. Quando nível do piso fica baixo a terra
é trazida de fora para cobrir o vazio. Para saber o nível de terra é só multiplicar a área da casa
pela altura que falta preencher, pois cada caminhão transporta entre 4 e 5 m³.
Figura 13: Nivelamento do terreno e contra piso
SAPATAS
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Sapata de fundação é o que fica sob a terra, com a intenção de suportar o peso e
manter a construção segura sem o perigo de inclinação. É definida pela NBR 6122:2010 como
"elemento de fundação superficial, de concreto armado, dimensionado de modo que as
tensões de tração nele resultantes sejam resistidas pelo emprego de armadura especialmente
disposta para esse fim." Sua execução varia de acordo com o tipo de solo, pode ter espessura
constante ou variável e sua base em planta é normalmente quadrada, retangular, trapezoidal
ou circular.
QUANTO À RIGIDEZ
A NBR 6118:2003 classifica as sapatas quanto à rigidez, e elas podem ser de dois tipos:
Figura 14: Dimensões típicas em sapatas
A) 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
150kN/m2 (0,15MPa). As sapatas flexíveis apresentam o comportamento estrutural de uma
peça fletida, trabalhando à flexão nas duas direções ortogonais. Portanto, as sapatas são
dimensionadas ao momento fletor e à força cortante, da mesma forma vista para as lajes
maciças. A verificação da punção em sapatas flexíveis é necessária, pois são mais críticas a
esse fenômeno quando comparadas às sapatas rígidas.
B) 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, utiliza-se o método geral de bielas e tirantes. Alternativamente, as
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sapatas rígidas podem ser dimensionadas à flexão da mesma forma que as sapatas flexíveis,
obtendo-se razoável precisão. As tensões de cisalhamento devem ser verificadas, em
particular a ruptura por compressão diagonal do concreto na ligação laje (sapata) – pilar.
A verificação da punção é desnecessária, pois a sapata rígida situa-se inteiramente dentro do
cone hipotético de punção, não havendo possibilidade física de ocorrência de tal fenômeno.
QUANTO À POSIÇÃO
A) Sapatas isoladas
Transmitem ações de um único pilar centrado, ou com seção não alongada. É o tipo de sapata
mais frequentemente utilizado. Tais sapatas podem apresentar bases quadradas, retangulares
ou circulares, com a altura constante ou variando linearmente entre as faces do pilar à
extremidade da base.
Figura 15: Sapata isolada
B) Sapatas corridas
São empregadas para receber as ações verticais de paredes, muros, ou elementos alongados
que transmitem carregamento uniformemente distribuído em uma direção. O
dimensionamento deste tipo de sapata é idêntico ao de uma laje armada em uma direção. Por
receber ações distribuídas, não é necessária a verificação da punção em sapatas corridas.
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Figura 16: Sapata corrida sob carregamento linear distribuído
C) Sapatas associadas ou combinadas
Sapata comum a dois ou mais pilares utilizada quando não é possível a utilização de sapatas
isoladas para cada pilar, por estarem muito próximas entre si, o que provocaria a superposição
de suas bases (em planta) ou dos bulbos de pressões.
Figura 17: Sapata associada retangular
D) Sapatas alavancadas com vigas de equilíbrio
No caso de sapatas de pilares de divisa ou próximos a obstáculos onde não seja possível fazer
com que o centro de gravidade da sapata coincida com o centro de carga do pilar, cria-se uma
viga alavanca ligada entre duas sapatas, de modo que um pilar absorva o momento resultante
da excentricidade da posição do outro pilar.
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Figura 18: Sapata com viga de equilíbrio
QUANTO À SOLICITAÇÃO
A) Sapatas sob carga centrada
Ocorre quando a carga vertical do pilar passa pelo centro de gravidade da sapata. Neste caso,
admite-se uma distribuição uniforme e constante das tensões do solo na base da sapata, igual à
razão entre a carga vertical e a área da sapata (em planta).
Figura 19: Sapata sob carga centrada
B) Sapatas sob carga excêntrica
Em muitas situações práticas, as cargas verticais dos pilares são aplicadas excentricamente em
relação ao centro de gravidade da sapata, gerando momentos nas fundações. Com a
obrigatoriedade da consideração das ações do vento, normalmente os pilares transmitem
momentos em uma ou nas duas direções principais, gerando na base da sapata solicitações de
flexão normal composta ou de flexão oblíqua composta.
Figura 20: Sapata sob carga excêntrica
O valor da tensão máxima do diagrama é obtido a partir das expressões clássicas da
Resistência dos Materiais para a flexão composta (ação excêntrica). A distribuição de tensões
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depende do ponto de aplicação da força vertical em relação à uma região específica da seção,
denominada núcleo central. Para forças verticais localizadas em qualquer posição pertencente
ao núcleo central, as tensões na sapata serão somente de compressão.
CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS
Determinação das dimensões em planta
As dimensões em planta das sapatas são definidas basicamente em função da tensão
admissível do solo, embora também dependam de outros fatores, como a interferência com as
fundações mais próximas. Na grande maioria dos casos as sapatas estão submetidas a cargas
excêntricas, especialmente em virtude das ações do vento. Logo, as dimensões em planta
devem ser tais que as tensões de compressão máximas no solo - calculadas com as expressões
da flexão composta reta ou oblíqua - não superem a tensão admissível do mesmo.
Dados típicos para construção de sapatas isoladas de acordo com o tipo de terreno
Firme saibroso: 50 x 50 x 50 cm
Arenoso sem água: 70 x 70 x 70 cm
Argiloso de boa consistência: 110 x 110 x 110 cm
A) Sapatas Isoladas
Quanto à locação em planta, dois requisitos devem ser atendidos:
- O centro de gravidade da sapata deve coincidir com o centro de gravidade do pilar central;
- Deve-se fazer uma estimativa da área da base, supondo a sapata submetida à carga centrada
(sem momentos).
B) Sapatas Associadas
Nas sapatas associadas, normalmente se faz coincidir o centro de gravidade da sapata com o
centro das cargas verticais dos pilares.
DETERMINAÇÃO DA ALTURA DA SAPATA
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Essencialmente são três os condicionantes que definem a altura da sapata:
A) Rigidez da sapata: Na maioria dos casos, as sapatas são projetadas como rígidas, a
menos que uma baixa resistência do solo torne mais indicada uma sapata flexível.
B) Comprimento de ancoragem necessário às barras longitudinais do pilar: É necessário
que a sapata tenha altura suficiente para que as forças nas armaduras do pilar sejam
transferidas ao concreto da fundação (ancoragem), incluindo um cobrimento mínimo
para a proteção das armaduras.
C) Verificação do cisalhamento por força cortante. É usual e desejável evitar a colocação
de armadura transversal para força cortante em sapatas, assim como em lajes em geral.
Em muitas situações, no entanto, a altura adotada para a sapata baseada nos
condicionantes A e B não é suficiente para se dispensar essa armadura. Dessa forma,
em muitos casos, convém iniciar o dimensionamento estrutural com a verificação da
dispensa de armadura transversal para força cortante, antes do cálculo das armaduras
longitudinais para momento fletor.
RADIER
Radier é um tipo de fundação rasa que se assemelha a uma placa ou laje que abrange toda a
área da construção. Os radiers são lajes de concreto armado em contato direto com o terreno
que recebe as cargas oriundas dos pilares e paredes da superestrutura e descarregam sobre
uma grande área do solo. Geralmente, o radier é escolhido para fundação de obras de pequeno
porte. O radier apresenta vantagens como baixo custo e rapidez na execução, além de redução
de mão de obra comparada a outros tipos de fundação superficiais ou rasas.
O radier é executado em obras de fundação quando a área das sapatas ocuparem cerca de 70
% da área coberta pela construção ou quando se deseja reduzir ao máximo os recalques
diferenciais.
EXECUÇÃO DO RADIER
Para a execução do radier, é necessária uma limpeza prévia da superfície do terreno assim
como o nivelamento e compactação. Logo após, coloca-se um lastro de brita para proteger a
ferragem do radier. Em torno da fundação em radier coloca-se as formas de madeira, com
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largura de 10 cm aproximadamente, na lateral fazendo o fechamento da área a ser concretada
de acordo com as dimensões previstas no projeto estrutural ou de fundações.
Qualquer tubulação hidrossanitária ou elétrica deve ser assentada no solo sob o radier com
saída através da laje, evitando que sejam feitos futuros cortes na laje já executada, evitando
assim o retrabalho e aumento do custo da fundação.
Figura 21: Preparação de fundação radier
VANTAGENS DA FUNDAÇÃO EM RADIER
A) Baixo custo em relação a sapatas corridas;
B) Tempo de execução reduzido;
C) Redução na mão de obra;
D) Indicado para terrenos argilosos.
DESVANTAGENS DA FUNDAÇÃO EM RADIER
Se for necessário aumentar a resistência do radier devido as cargas atuantes na laje, é preciso
aumentar o volume de concreto, o que acaba tornando esse tipo de fundação mais cara,
ocasionando maior dificuldade na execução. Ainda podem ocorrer várias fissuras já que se
trata de uma estrutura de concreto armado.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto e execução de fundações, NBR 6122. Rio de Janeiro, 1996. 33p. Disponível em: <http://pt.slideshare.net/feboff/nbr-6122-1996-projeto-e-execuo-de-fundaes>. Acessado em: 23/10/2015.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto e execução de fundações, NBR 6122. Rio de Janeiro, 2010. 91p. Disponível em: <http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/16538/material/NBR%206122-2010.pdf>. Acessado em 24/10/2015.
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Blog Construir, Tipos de fundação: bocós e alicerces. Disponível em: http://blog.construir.arq.br/tipos-fundacao-blocos-alicerces/>. Acesso em 27 de outubro de 2015.
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