Introdução

As fundações visam compatibilizar elementos estruturais com a estrutura do solo. As fundações podem ser divididadas em duas classes:

Tipos de Fundações

Diretas

A transferência de cargas ocorre diretamente pelo contato da base com o solo.

Indiretas

A transferência de cargas se dá pelo atrito lateral do fuste com o solo em conjunto com o contato da base com a extremidade do elemento.

Fundação rasa ou superficial

As fundações rasas, diretas ou superficiais são aquelas em que a profundidade de escavação é inferior a 2.5 metros. De acordo com a NBR 6122/2019: São elementos de fundação responsáveies por equilibrar as tensões distribuídas, cuja base é assentada a uma profundidade inferior a duas vezes a menor dimensão da fundação. Para esta definição é adotada a menor profundidade naqueles casos de diferentes produndidades adotadas. Sapatas, blocos sobre estacas e vigas baldrames são considerados elementos de fundação rasa.

Sapata

São elementos de grande volume responsáveis pela transferência da carga dos pilares para o solo. Sua solução depende de um solo com grande resistência superficial. Apesar de possuir grande volume de concreto é a opção mais econômica, pois, sendo a solução final, traz economia na escavação do solo e no consumo de concreto, com a fundação profunda.

Blocos de fundação

Elemento de fundação responsável pela transferência das cargas provenientes dos pilares e vigas baldrame para a fundação profunda (estacas). Suas dimensões variam basicamente com os esforços transferidos, com as características do solo e com a solução de estacas adotada, podendo ser caracterizado pelo número de estacas:

Bloco de 1 estaca

Tem a função de transferir esforços normais (estrutura de cobertura, pilares, etc.)

Bloco de 2 estacas

Tem a função de transferir esforços normais e de momento (giro, torção, etc.) no eixo das estacas, sendo possível a transferência de esforços de momento de pequena intensidade perpendicular ao eixo, quando usamos vigas baldrames.

Bloco de 3 ou mais estacas

Tem a função de transferir esforços normais de maior intensidade e de momento em duas direções.

Viga Baldrame

São vigas retangulares moldadas no local (in loco) ou pré-moldadas, com a função de receber carregamentos das paredes e transferí-los aos blocos de fundação. O uso das vigas baldrame também proporciona travamento entre os blocos de fundação, distribuindo os esforços laterais e restringindo parcialmente o giro em sua direção.

Fundação profunda

Resistência de ponta ou de superfície lateral (fuste) com a forma de transferencia de carga: direta (base x solo), e indiretas (base + atrito lateral)

Geotecnia

Coeficiente de Poisson: O coeficiente que determina a deformação transversal (dilatamento) do elemento em função de uma carga longitudinal (compressão) - Lei de Hooke.

Ângulo de Atrito: característica presente em solos arenosos, onde o comportamento granular do solo gera uma geometria irregular de grãos que por sua vez em contato promovem ganho de resistência do solo ao cisalhamento.

Coesão: característica de solos argilosos - moldáveis. Essa mesma capacidade produz capacidade de resistência ao cisalhamento e estabilidade em movimentação de solo, cargas horizontais e empuxo.

Recalques: deslocamentos verticais dos elementos de fundação devido À deformação elástica ou plástica (sem memória de retorno) do solo em função de algum carregamento aplicado. Esse fenômeno ocorre em função de baixa capacidade de carga do solo, carga incompatível com a capacidade do solo ou ainda pesquisa geotécnica inadequada.

Recalques

  • Recalque imediato: no momento de aplicação de carga.

  • Recalque por adensamento: ocorrem em solos de grão fino, que possuem baixo coeficiente de permeabilidade, normalmente saturados ou próximos à saturação, sendo associados ao tempo de ocorrência e à redução permanente do índice de vazios.

  • recalque por ruptura de solo: Quando a carga aplicada excede os limites suportados pelo solo.

  • Recalques uniformes: movimento homogêneo - sem angulações.

  • Recalques diferenciais: distancia dentre ponto 1 e 2 é elevada, acarretando menores ângulos de variação.

  • Recalques distorcionais: estes também são recalques diferenciais, sendo resultados de recalques diferenciais. Aqui a distancia entre pontos é menor, acarretando maior inclinação.

Matações

São blocos de rochas soltas de alta resistência nas camadas de solo que podem estar apoiados sobre solos pouco rígidos.

Relatório SPT (Standart Penetration Test)

Tripe com martelo de 65kg e um amostrador na extremidade do batente que são aplicados em um ensaio de choque (percussão) do martelo/trado sobre o solo para obtenção do esforço requerido para penetração e coleta de amostras simultaneamente. Este equipamento fornece o indice de penetração a partir do número de golpes aplicados para perfurar o solo em uma camada de 45cm de solo - 15cm iniciais e 30cm finais. Esta quanditade de golpes informa o nível de penetração do solo (tensão admissível do solo, nível de rigidezx e capacidade de carga) a ser utilizado para definir o tipo de fundação a ser adotado. O ensaio SPT deve ser realizado só até que uma as seguintes condições sejam alcançadas:

Quando, em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais do amostrador;
Quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostrador;
Quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm do amostrador.

O gráfico de perfil geotécnico com os dados e amostras obtidas em campo fornece as seguintes informações:

Nível a que se encontra o lençol freático;
Classe geológica;
Perfil geológico;
Profundidade a que se encontra as diferentes camadas presentes na amostra do terreno;
Classificação do material presente nas camadas.

Gráfico de perfil geotécnico

Note na figura abaixo que o teste também deve indicar quando encontrado o lençol freático

Os resultados do SPT fornecem a caracterização do solo de acordo com a ABNT NBR 648/2001:

Escolha de Tipos de Fundações

Fatores determinantes:
* Grandeza do carregamento aplicado
* Tipologia e capacidade de carga do subsolo
* Proximidade com edificações vizinhas - vibração e bulbo de tensões que possam acarretar recalques e ruptura de solo
* Presença de lençol freático
* Disponibilidade de tipos de fundação na região
* Custo de execução

Quando se cogita o uso de sapatas, esta é recomendável quando as cargas resultam em dimensões de até 1,5m; preferencialmente em locais sem presença de nível d’água, pois a presença de umidade pode gerar o solapamento da base e recalque (nesse caso deve-se cogitar o uso de radier). Tais estruturas apresentam custo médio e não geram vibração durante a execução. Sapatas não são recomendadas para solos muito fofos ou com tensão admissível acima de \(4kgf/cm^2\).

O uso de radiers é recomendado quando á demanda por aplicação com grande capacidade de carga uniforme e baixa capacidade de cargas pontuais. Radiers não são recomendados para solor com poresença de nível d’água. Tais estruturas apresentam custo elevado em função da alta demanda de formas e ferragem. Não geram vibração em sua execução. Não são recomendados para solos com baixa capacidade de carga, pois sendo uma escrutura de placa, ele pode sofrer recalque quando alguns pilares geram cargas pontuais que geram um problema generalizado.

O uso de estacas de pequeno diâmetro é indicado para solos com carga de 200 e 800kN. Não possuem recomendação de uso em solos com presença de nível d’água e apresentam custo médio ou baixo. Sua execução não gera vibrações e são adequadas para os diferentes tipos de solo.

As estacas escavadas de grande diâmetro são recomendadas para solos com carga sugestiva superior a 1100kN. Podem ser executradas em solo com presenbça de nível d’água quando aplicados com camisa metálica. apresenta custo de média a alto e não geram vibrações na execução e são adequadas para os diferentes tipos de solo.

As estacas pré-moldadas são aplicadas em solos com faixa de carga sugestiva de 200 a 1500kN. Podem ser empregadas em solos com presença de nível d’água. Apresentam custo de baixo a médio e geram vibração durante sua execução. Alem disso, são adequadas para os diferentes tipos de solo. Em relação ao limite de cravabilidade, tais escacas quando possuem diâmetro de até 30cm podem ser aplicadas com SPT entre 15 e 25 e soma total de spt de até 80; nos casos com diâmetro maior que 30cm admiti-se um spt entre 25 e 35 e spt total até 80.

As estacas Franki são aplicadas em solos com faixa de carga sugestiva de 550 a 1700kN. Podem ser empregadas em solos com presença de nível d’água. Apresentam custo de médio a alto e geram vibração durante sua execução. Estas estacas são adequadas para os diferentes tipos de solo. Em relação ao limite de cravabilidade, admitem spt entre 8 e 15 em solos arenosos e entre 20 e 40 em solor argilosos.

As estacas strauss são aplicadas em solos com faixa de carga sugestiva de 550 a 1000kN. Não podem ser empregadas em solos com presença de nível d’água. Apresentam custo de baixo a médio e não geram vibração durante sua execução. Estas estacas não são adequadas para os tipos de solo como argilas moles, solos rígidos e com presença de matacões ou rochas. Em relação ao limite de cravabilidade, adimitem um spt entre 10 e 25.

As estacas raíz são aplicadas em solos com faixa de carga sugestiva de 100 a 1800kN. Podem ser empregadas em solos com presença de nível d’água. Apresentam custo alto e não geram vibração durante sua execução. Estas estacas são adequadas para os diferentes tipos de solo. Em relação ao limite de cravabilidade, admitem spt superior a 60.

As estacas Hélice Contínua são aplicadas em solos com faixa de carga sugestiva de 250 a 3900kN. Podem ser empregadas em solos com presença de nível d’água. Apresentam custo de médio a alto e não geram vibração durante sua execução. Estas estacas são adequadas para os diferentes tipos de solo. Em relação ao limite de cravabilidade, admitem spt entre 20 e 45.

As estacas Tubulão a céu aberto são aplicadas em solos com faixa de carga sugestiva de 1500 a 10000kN. Não podem ser empregadas em solos com presença de nível d’água. Apresentam custo de médio a alto e não geram vibração durante sua execução. Estas estacas não são adequadas para solos arenosos porque as paredes são escavadas por operário.

As estacas Tubulão a ar comprimido são aplicadas em solos com faixa de carga sugestiva de 1500 a 10000kN. Podem ser empregadas em solos com presença de nível d’água aplicando encamisamento metálico ou de concreto. Apresentam custo de médio a alto e não geram vibração durante sua execução. Estas estacas são adequadas para os diferentes tipos de solo.