Fundações e Sondagem Geotécnica: Guia Completo

Fundações: Conceitos e Função

FUNDAÇÃO: São os elementos estruturais cuja função é transmitir as cargas da estrutura ao terreno onde ela se apoia.

Função: Devem ter resistência adequada para suportar as tensões causadas pelos esforços solicitantes.

Resistência ou Capacidade de Carga: Consiste no limite de carga que o solo pode suportar sem se romper ou sofrer deformação exagerada.

Critérios para Escolha da Fundação

• Porte da obra;
• Processo construtivo;
• Construções vizinhas;
• Complexidade;
• Custos.

Aspectos a Considerar

• Nível do lençol freático;
• Capacidade de suporte;
• Pequenos edifícios;
• Edifícios altos;
• Vibração causada pelo processo.

Efeitos e Causas de Recalques em Estruturas

Os recalques podem ser classificados em 3 grupos:

Classificação dos Danos

• Danos Estruturais: São os danos causados à estrutura propriamente dita (pilares, vigas e lajes).
• Danos Arquitetônicos: São os danos causados à estética da construção, tais como trincas em paredes e acabamentos.
• Danos Funcionais: São os causados à utilização da estrutura, como o emperramento de portas e janelas.

Causas de Recalques

• Rebaixamento do Lençol Freático;
• Solos Colapsíveis;
• Escavações em áreas adjacentes à fundação;
• Vibrações;
• Escavação de Túneis.

Sondagem de Simples Reconhecimento (SPT)

SONDAGEM: Identifica as camadas do solo e sua resistência, além de detectar a presença do lençol freático. Essas informações são fundamentais para que o calculista projete adequadamente as fundações, fornecendo os índices de resistência à penetração (N) a cada metro.

Objetivos da Sondagem

• Conhecer o tipo de solo atravessado;
• Conhecer a resistência oferecida pelo solo;
• Conhecer a posição do nível d’água, quando encontrado;
• Determinar as tensões de corte como se fosse um ensaio de cisalhamento.

Índice N (Resistência à Penetração)

N: Abreviatura do índice de resistência à penetração do SPT, cuja determinação se dá pelo número de golpes correspondente à cravação de 30 cm do amostrador-padrão.

Importância da Sondagem

Por que fazer sondagem no terreno antes da construção: Para não depender do fator sorte e não colocar em risco a qualidade da obra.

Consequências da Ausência de Sondagem

Quais os problemas que podem ocorrer se não for feita a sondagem: Sem fazer a sondagem, não se conhece o terreno do ponto de vista da construção civil e, consequentemente, a opção pelo tipo de fundação e seu dimensionamento não estarão corretos. Isso gera custos adicionais tanto pelo superdimensionamento das fundações, como pelo surgimento de problemas de difícil recuperação ocasionados pelo subdimensionamento e tipo incorreto das fundações executadas.

Profundidade da Sondagem

Qual a profundidade: Depende da obra e do tipo de terreno encontrado.

Critérios de Paralisação da Sondagem

O que é o critério de paralisação da sondagem: Cada projeto tem suas características específicas, definidas pelo tipo de solo encontrado, pela sua resistência, pela presença do lençol freático e pela somatória das resistências dos solos encontradas ao longo da perfuração. A paralisação ocorre quando:

1. Em 3m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15cm iniciais do amostrador-padrão;
2. Em 4m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30cm iniciais do amostrador-padrão;
3. Em 5m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45cm do amostrador-padrão.

Análise das Amostras e Etapas

ANÁLISE DAS AMOSTRAS:

• Granulometria;
• Plasticidade;
• Cor;
• Origem, tais como: solos residuais; transportados (coluvionares, aluvionares, fluviais e marinhos); aterros.

ETAPAS: Após a limpeza do terreno e locação do furo, a perfuração da sondagem é realizada com trado. Quando o avanço for impenetrável ao trado ou atingir o nível d’água, a sondagem é continuada por percussão.

Princípios de Implantação de Fundações

• Se os solos A=B=C têm características iguais de resistência, é possível implantar a fundação em A.
• Se só A é resistente, devem-se apoiar fundações de estruturas leves, cuja carga limite deve ser determinada por análise de recalque.
• Se A é solo fraco e B é resistente, a fundação é do tipo profunda, atentando-se para a carga limite em função da resistência de C.
• Se A=B são solos fracos e C é resistente, o apoio da fundação deverá ser em C.

Prospecção Geotécnica

PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA:

Objetivos da Prospecção

• Verificar o perfil geológico da região;
• Determinar as propriedades do solo;
• Verificar a capacidade e consistência do solo;
• Verificar os ensaios mais convenientes.

Etapas da Prospecção

• Levantamento do perfil;
• Coleta de amostras;
• Realização do desenho do perfil levantado.

Classificação dos Materiais

• 1ª Categoria: Terra em geral, piçarra ou argila, rocha em bom estado de decomposição, seixos rolados (ou não) com diâmetro inferior a 15cm, qualquer que seja o teor de umidade.
• 2ª Categoria: Rocha com resistência à penetração mecânica inferior ao granito, blocos de pedra com volume inferior a 1m³, matacões e pedras de diâmetro médio superior a 15 cm.
• 3ª Categoria: Rocha com resistência à penetração mecânica superior ao granito, blocos de pedra com volume superior a 1m³.

Tipos Específicos de Fundações

Hélice Contínua

Indicadas especialmente para regiões e áreas densamente ocupadas, pois seu ruído e vibrações são extremamente baixos. É excelente para construção em terrenos com camadas resistentes a outros tipos de fundação.

Vantagens:

• Maior velocidade em comparação com o sistema convencional;
• Antecipação da conclusão da obra;
• Maior segurança na realização da obra, pois o concreto é bombeado para o interior da perfuração ao mesmo tempo em que se retira a hélice, evitando o desmoronamento das paredes de perfuração.

Classificação Geral das Fundações

As fundações se classificam em Diretas (Rasas) e Indiretas (Profundas).

Fundações Diretas (Rasas)

Caracterizam-se quando a camada de suporte está próxima à superfície do solo (profundidade até 2,5 m), ou quando a cota de apoio é inferior à largura do elemento da fundação.

Fundações Indiretas (Profundas)

São aquelas que transferem as cargas por efeito de atrito lateral do elemento com o solo e por efeito de ponta.

Tipos Comuns de Fundações

• Blocos e Alicerces;
• Sapatas;
• Radiers;
• Tubulões;
• Estacas de Madeira;
• Estacas Metálicas;
• Estacas Pré-Moldadas de Concreto;
• Brocas;
• Estacas Strauss;
• Estacas Raiz;
• Estacas Escavadas e Barretes.

Fundações Rasas em Detalhe

Blocos e Alicerces

São elementos estruturais de grande rigidez, ligados por vigas “baldrames”, que suportam esforços provenientes das cargas dos pilares.

Sapatas

É uma estrutura de concreto armado flexível. Podem ser:

• Isoladas;
• Corridas;
• Associadas;
• Alavancada.

Sapatas Isoladas

Transmitem para o solo a carga de uma coluna (pilar) ou um conjunto de colunas. Recomendada para casas com qualquer número de pavimentos.

Sapatas Corridas

São elementos contínuos que acompanham a linha das paredes, as quais lhes transmitem a carga por metro linear.

Sapatas Associadas

No caso em que a proximidade entre dois ou mais pilares seja tal que as sapatas isoladas se superponham, deve-se executar uma sapata associada.

Sapata Alavancada

Utilizada 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.

Radiers

A peça inteiriça pode conferir-lhe uma alta rigidez, o que muitas vezes evita grandes recalques diferenciais. Uma outra vantagem é que a sua execução cria uma plataforma de trabalho para os serviços posteriores.

Fundações Profundas em Detalhe

Tubulões

São elementos estruturais da fundação que transmitem a carga ao solo resistente por compressão, através da escavação de um fuste cilíndrico e uma base alargada tronco-cônica a uma profundidade igual ou maior do que três vezes o seu diâmetro. Podem ser:

• A céu Aberto;
• Com ar comprimido.

Tubulões a Céu Aberto

Consiste em um poço aberto manualmente ou mecanicamente em solos coesivos, de modo que não haja desmoronamento durante a escavação, e acima do nível d’água.

Tubulões com Ar Comprimido

É utilizado quando existe água, exige-se grandes profundidades e existe o perigo de desmoronamento das paredes.

Tipos de Estacas (Fundações Indiretas)

Estacas de Madeira

As estacas de madeira são troncos de árvore cravados com bate-estacas de pequenas dimensões e martelos leves.

Estacas Metálicas

As estacas metálicas podem ser perfis laminados, perfis soldados, trilhos soldados ou estacas tubulares. A desvantagem é o custo maior em relação às estacas pré-moldadas de concreto.

Estacas Pré-Moldadas de Concreto

Estas estacas podem ser de concreto armado ou protendido, mas têm limitações de comprimento e transporte.

Brocas

São estacas executadas “in loco” sem molde, por perfuração no terreno com o auxílio de um trado. Não é indicada quando há lençol de água. Sua vantagem é a ausência de vibrações e ruídos às construções vizinhas.

Estacas Strauss

É uma fundação em concreto (simples ou armado), moldada in loco, executada com revestimento metálico recuperável. Recomendada para casos em que a fundação deve ser profunda (até 20 metros).

Estacas Raiz

É uma estaca de pequeno diâmetro concretada “in loco”, cuja perfuração é realizada por rotação ou rotopercussão.

Estacas Escavadas e Barretes

Estaca escavada, também chamada de estacão, é aquela com seção circular, executada por escavação mecânica.

Termos Adicionais

Concreto Magro

É um lastro de concreto com pouco cimento com função de regularizar a superfície de apoio e não permitir a saída da água do concreto da sapata, além de isolar a armadura do solo.

Baldrame

O baldrame é o tipo mais comum de fundação. Constitui-se de uma viga, que pode ser de alvenaria, de concreto simples ou armado, construída diretamente no solo, dentro de uma pequena vala. É mais empregada em casos de cargas leves como residências construídas sobre solo firme.

Sondagem (Revisão)

Identifica as camadas do solo e sua resistência, além de detectar a presença do lençol freático, informações fundamentais para que o calculista projete adequadamente as fundações.