Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP Curso: Arquitetura ... · 5. Fundações: Classificação:...

Disciplina: Tecnologia das Construções IV

Assunto: Fundações Indiretas

Prof. Ederaldo Azevedo

Aula 6

e-mail: [email protected]

Centro de Ensino Superior do Amapá-CEAP

Curso: Arquitetura e Urbanismo


5. Fundações:

Classificação:

b) fundações indireta ou profundas.




estacas Fundações

Indiretas

de madeira

Pré-moldadas de aço

de concreto

Moldadas in loco

5. Fundações:

Classificação:

a) fundações Indiretas

Obs.: existem alguns autores que classificam tubulões como

Fundações Diretas Profundas.




Fundações

Indiretas tubulões

a céu aberto

pneumático

5. Fundações:

Fundações Indiretas

Conceito:

Quando o solo compatível com a carga da edificação se

encontra a mais de 3m de profundidade é necessário

recorrer às fundações profundas(fundações indiretas).

Fundações Indiretas ou profundas são aquelas cujas

bases estão implantadas a mais de 2 vezes a sua menor

dimensão, e a mais de 3 m de profundidade.




5. Fundações:

Fundações Indiretas

Conceito:

A fundação profunda, tem como característica geral

possuir grande comprimento em relação a sua base,

apresenta pouca capacidade de suporte pela base,

porém grande capacidade de carga devido ao atrito

lateral do corpo do elemento de fundação com o solo.




5. Fundações:

Fundações Indiretas Profundas:

a) Tubulões:

São elementos estruturais de fundação profunda, de

forma cilindrica, geralmente dotados de uma base

alargada, construídos concretando-se um poço (revestido

ou não), aberto no terreno de diâmetro mínimo de 70cm

de modo a permitir a entrada e o trabalho de um homem,

pelo menos na sua etapa final, para completar a

geometria da escavação e fazer a limpeza do solo.




5. Fundações:


a) Tubulões:

Divide-se em dois tipos básicos:

a céu aberto e;

ar comprimido ou pneumático.

a.1) Tubulões a céu aberto:

Escavada manualmente ou mecânico/manual,

dispensa escoramento em terreno coesivo, mostrando-se

uma alternativa econômica para altas cargas solicitadas,

superior a 250 Tf.




5. Fundações:


a) Tubulões:


Em resumo o tubulão a céu aberto é um poço executado

acima do nível d'água, ou abaixo caso seja possível

bombeá-la sem risco de desabamento.

A carga é transmitida até o solo resistente através do

fuste ou através de uma base alargada. Após a

escavação e a limpeza ou esgotamento da água, procede-

se a concretagem.







5. Fundações:


a.1) Tubulões a céu aberto: O fuste do tubulão é sempre cilíndrico

enquanto a base poderá ser circular ou

em forma de falsa elipse.

5. Fundações:

a) Tubulões:





Bloco de coroamento

Pilar

Fuste

Base(alargamento da base)

5. Fundações:

a) Tubulões:

a.1) Tubulões a céu aberto: execução




LOCAÇÃO ESCAVAÇÃO MANUAL

5. Fundações:

a) Tubulões:





ESCAVAÇÃO PROTEÇÃO DO BURACO

5. Fundações:

a) Tubulões:





ALARGAMENTO DA BASE E LIMPEZA

CONCRETAGEM

5. Fundações:

a) Tubulões:





fuste

Bloco de

coroamento

base

5. Fundações:

a) Tubulões:

a.1) Tubulões a céu aberto: Execução

1) A partir do gabarito faz-se a marcação do eixo do

tubulão(locação) utilizando um piquete de madeira.

Depois com um arame e um prego, marca-se no terreno a

circunferência que delimita o tubulão, cujo diâmetro

mínimo é de 70cm.




5. Fundações:


2) Inicia-se a escavação do poço até a cota especificada

no projeto. No caso de escavação manual usa-se vanga,

balde e um sarrilho para retirada de terra. Nas obras

com perfuração mecânica o aparelho rotativo acoplado a

um caminhão retira a terra.




5. Fundações:


2) Nas obras com perfuração mecânica o aparelho

rotativo acoplado a um caminhão retira a terra.




5. Fundações:

a) Tubulões:


3) Faz-se o alargamento da base(maual) de acordo com

as dimensões do projeto.




5. Fundações:


4) Verificação das dimensões do poço, como:

profundidade, alargamento da base, e ainda o tipo de solo

na base. Certifica-se, também, se os poços estão limpos.




5. Fundações:

a) Tubulões:


5) Colocação da armadura caso exista.




5. Fundações:

a) Tubulões:


6) A concretagem é feita lançando-se o concreto da

superfície(diretamente do caminhão betoneira, em caso

de utilização do concreto usinado) através de um

funil(tremonha) com comprimento de 5x seu diâmetro,

para evitar que o concreto bata nas paredes do tubulão e

se misture com a terra, comprometendo a resistência.

O concreto se espalhará pela base pelo próprio impacto

de sua descarga, porém durante a concretagem alguém

deve descer para espalhá-lo de modo a evitar que fiquem

vazios na massa de concreto.




5. Fundações:

a) Tubulões:


6) A concretagem




5. Fundações:

a) Tubulões:


Condições que favorecem o uso de tubulão:

Cargas muito elevadas(pilares);

Áreas com dificuldade de adoção de técnicas de fundação

mecanizadas;

Regiões afastadas de grandes centros

urbanos(escavação manual);

Solos argilosos – menos risco de desmoronamento.




5. Fundações:

a) Tubulões:


Riscos:

Queda de pessoas ao entrarem ou saírem;

Soterramento;

Queda de ferramentas e equipamentos;

Infecções;

Asfixia ou intoxicação com gases;

Afogamento (inundação)




5. Fundações:

a) Tubulões:


Vantagens: tubulões x estacas

possibilidade de descida do operário nas escavações para

limpeza da base;

menor custo de mobilização;

menor intensidade de vibração e ruído;

possibilidade de verificação do solo local;

ajuste nas dimensões;

controle de matacões*.




5. Fundações:


Matacões: são grandes blocos arredondados, diâmetro

maior que 256 mm, produzidos pelo processo de

intemperismo químico ou pelo desgaste de blocos

arrastados por correntes fluviais.




5. Fundações:

a) Tubulões:


Equipamentos e pessoal para escavação manual:




02 operários

Ferramentas:

Sarilho

Vanga

Baldes

5. Fundações:

Fundações Diretas Profundas:

a.2) Tubulões a ar comprimido ou pneumático.

Utilizado em terrenos que apresentam dificuldade de

empregar escavação mecânica ou cravação de

estacas, como em áreas com alta densidade de

matacões, lençóis d´água elevados, presença de

água(fundações de pontes) e perigo de

desmoronamento.

Nesse tipo de fundação, pode-se utilizar uma camisa

metálica(aço), de concreto ou de concreto moldado in

loco, sendo empregada uma pressão máxima de 3,4

atm(340 kpa), limitando, dessa forma, a profundidade do

tubulão a 34 m abaixo do nível d’agua.




5. Fundações:



Em resumo consiste no encamisamento da estrutura do

fuste com anéis de concreto ou tubos de aço e

escavação do solo até a camada apropriada para abrir a

base do tubulão. (o tubulão trabalha principalmente com a resistência

de ponta, dada por sua base alargada, que é assentada sobre terreno com

alta capacidade de carga.)

Em descidas manuais, a camisa garante a segurança do

operário, mas deve atentar-se à pressão do ar aplicado na

tubulação e à velocidade de pressurização e

despressurização.(campânula de ar-comprimido).




5. Fundações:



A injeção de ar comprimido nos tubulões impede a

entrada de água, pois a pressão interna é maior que a

pressão da água.

Se Pint > Pd’água=não entra água no tubulão

Esse processo permite que seja executados os trabalhos

de escavação, alargamento do fuste e concretagem com

segurança mesmo com lençol freático superficial. Pois

havendo escoamento de água para o tubulão haverá

desmoronamento.




5. Fundações:



O equipamento utilizado compõe de uma câmara de

equilibrio e um compressor(campânula de ar

comprimido).

Obs.: durante a compressão, o sangue dos homens

absorve mais gases do que na pressão normal. Se a

descompressão for feita muito rapidamente, o gás

absorvido em excesso no sangue pode formar bolhas, que

por sua vez podem provocar dores e até morte por

embolia.




5. Fundações:



Para evitar esse problema, antes de passar à pressão

normal, os trabalhadores devem sofrer um processo de

descompressão lenta(nunca inferior a 15 min) numa

câmara de emergência.




Campânula

5. Fundações:


.



Campânula

5. Fundações:



Procedimentos de Execução:

Iniciam-se os trabalhos com a concretagem (ou fixação de

tubo pré-moldado) de um tubo(anel) de diâmetro

variando conforme a capacidade do tubulão.(segurança)

Após a retirada das fôrmas e escorado o tubo, o operário

penetra na câmara e inicia a escavação de um poço

central.

Ao atingir certa profundidade a escavação prossegue a

fim de deslocar o tubulão e permitir que o mesmo desça

sob a ação do seu próprio peso.




5. Fundações:




Assim, se prossegue até que o topo do primeiro elemento

tenha atingido o nível do terreno, concretando-se então,

outro elemento sobre o primeiro. Reiniciam-se as

escavações, a fim de se escavar o segundo elemento.

As operações descritas repetem-se até que se atinja o

nível da água, a partir do qual ainda se prossegue em

certo trecho, retirando-se água por bombeamento.




5. Fundações:



Quando isso não for mais possível, instala-se o

equipamento para introduzir ar comprimido, permitindo

a entrada e saída de operários do tubulão.




5. Fundações:


Sequência:

0,7 a 1,2 m

NT

NA

Escavação a céu aberto até o nível

do lençol freático e colocação do

segundo anel de concreto.

0,7 a 1,2 m

Preparação do terreno e colocação do

anel de concreto

NT

5. Fundações:


Concretagem sob pressão

hiperbárica.

NT

NA

Colocação da campânula para trabalho de

escavação sob pressão hiperbárica com

pessoal especializado.

Campânula

Cachimbo de

saída do material

Cachimbo de

entrada do

concreto

Cachimbo de

entrada do

concreto

Escoras

perdidas

5. Fundações:





Porta de entrada

Cachimbo de entrada

do concreto

Cachimbo de saída do material

Campânulas

5. Fundações:






Campânulas

5. Fundações:






Campânulas

Escavação de tubulões como fundações de pontes sobre rios

5. Fundações:






Campânulas

Saída do material

escavado

5. Fundações:



Campânulas

Lançamento de

concreto

5. Fundações:


b) Estacas:

São elementos de fundação alongados, cilíndricos ou

prismáticos que se cravam, com um equipamento,

chamado bate-estaca, ou se confeccionam no solo de

modo a transmitir às cargas da edificação a camadas

profundas do terreno;

As cargas(fundação de estacas) são transmitidas ao

terreno através do atrito das paredes laterais da estaca

contra o terreno e/ou pela ponta.




5. Fundações:

b) Estacas:

Quanto ao tipo de apoio oferecido pelo solo circundante,

as estacas podem ser classificada como:

De Ponta, resistindo apenas às reações exercidas

pelo terreno sobre a ponta da estaca;

De Atrito, que resistem ao atrito das paredes laterais

da estaca contra o terreno, sendo também chamadas

de estacas Flutuantes.




5. Fundações:

b) Estacas:

Quanto à posição, as estacas podem ser verticais

e inclinadas quanto aos esforços a que ficam sujeitas,

classificam-se em estacas de compressão, tração e

flexão.

A maior parte das estacas é vertical, mas quando é

necessário que resistam a esforços horizontais, podem

ser cravadas de forma inclinada. A inclinação máxima

possível dessas estacas depende do equipamento de

cravação a ser utilizado, e pode atingir até 45º.




5. Fundações:


b) Estacas:




NA

Cortinas de estacas-pranchas

trabalhando à flexão Aterro

NT

Terreno

natural

Estaca de

tração

Estaca de

compressão

tirante

rio

leito do rio

Bloco

5. Fundações:


b) Estacas:

A figura a seguir ilustra as definições dadas:

(a) a capacidade resistente da estaca se compõe de duas

parcelas: atrito lateral e de ponta;

(b) a estaca é carregada na ponta, trabalhando como pilar(sem atrito

lateral);

(c) ela resiste somente pelo atrito lateral: é a estaca flutuante.

(d) a estaca atravessa um terreno que se adensa sob seu peso

próprio, ou sob a ação de uma camada de aterro sobrejacente,

produzindo o fenômeno do atrito negativo, isto é, o solo em vez de se

opor ao afundamento da estaca, contrariamente, vai pesar sobre ela

favorecendo assim a sua penetração no solo.




5. Fundações:


b) Estacas:




a) b) c) d)

Terrenos resistentes

Terreno em curso

de consolidação

5. Fundações:


b) Estacas:

A execução das estacas de madeira e pré-moldadas pode

ser por cravação a percussão, prensagem, vibração ou

por escavação.

Percussão é o método de cravação mais empregado, o

qual utiliza-se pilões de queda livre ou automáticos. Um

dos principais inconvenientes desse sistema é o barulho

produzido.

Prensagem é empregada onde há a necessidade de

evitar barulhos e vibrações, utiliza macacos hidráulicos

que reagem contra uma plataforma com sobrecarga ou

contra a própria estrutura.




5. Fundações:


b) Estacas:

Vibração o sistema que emprega um martelo dotado de

garras (para fixar a estaca), com massas excêntricas que

giram com alta rotação, produzindo uma vibração de alta

freqüência à estaca.

Pode ser empregada tanto para cravação como para

remoção de estacas, tendo o inconveniente de transmitir

vibrações.




5. Fundações:


b) Estacas:

Espécies de Estacas:

estacas de madeira;

estacas de aço;

estacas de concreto pré-moldadas;

estacas de concreto moldadas in loco.(Strauss,

Franki, Raiz e Barrete/estacão)




5. Fundações:

Classificação:

b) Estacas.




estacas

de madeira

Pré-moldadas

de

aço(metálica)

de concreto

Moldadas in loco

strauss

Franki

Raiz

Barrete ou

estacão

5. Fundações:


1) Estacas de Madeira:

As estacas de madeira são troncos de árvore cravados

com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos

leves.

O diâmetro da seção pode variar de 18 a 35 cm e o

comprimento de 5 a 8 metros, geralmente limitado a 12

metros com emendas.

Para sua utilização, é necessário que elas fiquem

totalmente abaixo d’água; o nível d’água não pode variar

ao longo de sua vida útil.




5. Fundações:



A vida útil de uma estaca de madeira é praticamente

ilimitada, quando mantida permanentemente sob lençol

freático (água). Caso esteja sujeita a variação de

umidade apodrecerá rapidamente.

Hoje as estacas de madeira como fundações de

edificações estão em desuso, sendo utilizadas para

execução de obras provisórias, como: pontes e obras

marítimas.




5. Fundações:



Controle de execução:

Locação do centro das estacas;

Profundidade de cravação;

Proteção da cabeça das estacas (colocação do ca




5. Fundações:


2) Estacas Metálicas:

são particularmente indicadas pela sua grande

capacidade de suporte de cargas e em terrenos onde a

profundidade do plano de fundação é muito

variável, fácil transporte e manuseio, permitindo

aproveitamento de peças cortadas e a combinação de

perfis.

As estacas metálicas podem ser encontradas em perfis

laminados, perfis soldados, trilhos soldados ou estacas

tubulares.




5. Fundações:



Não há possibilidade de quebra e, caso seja necessário

realizar emendas, essas devem ser soldadas, não

devendo permitir o uso de luvas ou anéis.

Vantagens:

facilidade de cravação na maioria dos terrenos;

facilidade de corte e emenda;

atingem grande capacidade de carga;

rapidez na cravação, podendo ser utilizadas em solos

duros;

trabalham bem à flexão;

se utilizadas em serviços provisórios, podem ser

reaproveitadas várias vezes.




5. Fundações:



Desvantagens: necessita de cuidados com a corrosão do

material metálico; dificuldade em avaliar a nega; custo

maior em relação às estacas pré-moldadas de concreto,

Strauss e Franki.

Controle de execução:

Locação do centro das estacas;

Profundidade de cravação;

Emendas;

Nega*.




5. Fundações:



*Nega – é um ensaio(teste) que se faz durante a cravação

da estaca, que consiste em saber o quanto a estaca

penetrou para os dez últimos golpes, tirando-se a medida

média de penetração da estaca que está sendo

cravada(p/10 golpes).

Com isso, constata-se se todas as estacas estão

atingindo determinada camada resistente e obtêm-se

dados para o cálculo da capacidade de carga. Quando o

comprimento da estaca não for suficiente para a obtenção

da NEGA é preciso emendá-la.




5. Fundações:






Perfil em I,H Trilhos Tubulares

5. Fundações:


Execução:

a) Cravadas por percussão- bate estaca com proteção no

martelo:




Bate-estaca de

queda livre

Bate-estaca de

martelo-diesel

5. Fundações:


Execução:

b) Içamento da estaca:




Içamento

5. Fundações:


Execução:

c) Colocação de guia da estaca p/ cravação:




Guia p/cravação

5. Fundações:


Execução:

d) Alargamento da ponta e solda dos perfis:




Solda de perfís

5. Fundações:


Execução:

e) Cravação da estaca:




5. Fundações:


Execução:

d) Emenda dos perfis:




emenda

5. Fundações:


Execução:

e) Estaca cravada e localização do bloco de coroamento:




5. Fundações:


3) Estacas de Concreto:

3.1 Estacas de concreto pré-moldadas

As estacas de concreto são indicadas para transpor

camadas extensas de solo mole

e em terrenos onde o plano de fundação se encontra a um

a profundidade homogênea, sem restrição ao seu uso

abaixo do lençol freático.

Podem ser confeccionadas com concreto armado ou

protendido(pro-tensão) adensado por centrifugação ou

por vibração, este de uso mais comum.




5. Fundações:




Tanto nas estacas vibradas quanto nas centrifugadas a

cura do concreto é feita a vapor, de modo a permitir a

desforma e o transporte da mesma no menor tempo

possível.

A seção transversal dessas estacas é geralmente

quadrada, hexagonal, octogonal ou circular, podendo

ser vazadas ou não.




5. Fundações:



Para não onerar o custo de transporte das estacas, desde

a fabrica até a obra, o seu comprimento é limitado a 12m.

Por isso, quando se precisar de estacas com mais de

12m as peças devem ser emendadas.

Essas emendas podem ser constituídas por anéis

metálicos ou por luvas de encaixe tipo ”macho e

fêmea”.




5. Fundações:




São largamente usadas em todo o mundo possuindo as

seguintes vantagens em relação as concretadas no local

e outras: boa capacidade de carga;

podem ser fabricadas na própria obra;

boa resistência à flexão e cisalhamento;

durabilidade ilimitada;

um maior controle de qualidade(fiscalização) na concretagem,

e cravação;

podem atravessar correntes de águas subterrâneas o que com

as estacas moldadas no local exigiriam cuidados especiais.




5. Fundações:



Desvantagens em relação as concretadas no local são o

seguinte:

transporte;

previsão do comprimento, com necessidade de emendas;

limitação da seção e comprimento, devido ao peso

próprio;

dificuldade na cravação em areias compactas;

tempo gasto com a necessidade de corte.




5. Fundações:





Detalhe da armadura da

estaca pré-moldada

Estacas hexagonal

5. Fundações:





Estacas c ravadas c/ nega Estacas pré-moldadas tubulares

5. Fundações:





Armazenamento de Estacas

Alça para transporte

Manuseio de Estacas

5. Fundações:





Içamento de estacas Cravação de Estacas

5. Fundações:





Disposição das estacas e blocos de coroamento de acordo c/

quantidade de estacas necessárias para suportar a carga.

5. Fundações:



As emendas são constituídas por anéis metálicos ou

por luvas de encaixe tipo ”macho e fêmea”.




5. Fundações:


O processo executivo de cravação pode empregar

três tipos de equipamentos.

a) bate-estacas por gravidade:

composto de um peso que é levantado através de um

guincho e que cai orientado por guias laterais;

a frequência das pancadas é de 10 p / minuto;

O peso do martelo: de 1,0 a 3,5 ton.



5. Fundações:




b) bate-estacas a vapor:

composto de um peso que é levantado através da

pressão de vapor obtido por uma caldeira e a queda é

por gravidade;

a frequência das pancadas é de 40 p / minuto;

O peso do martelo: de 4,0 ton.



5. Fundações:




c) bate-estacas a explosão:

composto de um peso que é levantado através da

explosão de gases(tipo diesel) e a queda é por

gravidade;



5. Fundações:


Sequência de execução por cravação:

a) Ergue-se a estaca (içamento)/guincho bate-estaca;



5. Fundações:



b) Posiciona-se e apruma-se;



5. Fundações:


Sequência de execução por cravação :

c) Coloca-se proteção na cabeça da estaca;



Proteção da cabeça da

estaca

Proteção da cabeça

da estaca

5. Fundações:



d) Cravação até a nega:

Altura do martelo 2,0 a 1,5m:



abaixo falsa nega;

acima quebra a estaca martelo



5. Fundações:



e) Medição da nega:

5. Fundações:



e) Medição da nega:



Medição da nega

5. Fundações:



f) Final da cravação c/ a nega:



Final da cravação c/ nega

5. Fundações:



g) Cota de arrasamento: para chegar a esta cota corta-

se a sobra da estaca.



Corte da estaca até o nível:

cota de arrasamento

5. Fundações:



h) Preparo da cabeça da estaca.



5. Fundações:



i) Estaca preparada para bloco de coroamento(arrasada).



Cota de

arrasamento

0,5 m

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