MOLITERNO, A. Cadernos de projetos de telhados em estruturas de madeira. 4. ed. São Paulo: Edgar Blücher, 2010.
Questão 7 Questão 7.7
O aproveitamento de águas pluviais para fins não potáveis pode contribuir para a redução do consumo de água potável nas edificações, sendo uma opção interessante quando se trata de temas relevantes como o da conservação da água.
Com relação ao aproveitamento de águas pluviais em edificações residenciais, avalie as afirmativas a seguir.
I. A viabilidade de utilização de águas pluviais como fonte abastecedora alternativa depende da quantidade de água captável do sistema, que varia de acordo com a área de captação e o volume de armazenamento de água de chuva, sendo influenciada também pelo índice pluviométrico da região e pelo coeficiente de escoamento superficial.
II. O sistema de aproveitamento de água da chuva, por ser descentralizado do sistema de abastecimento de água, requer cuidados específicos como, por exemplo, reservatório independente, para que não se misture com a água proveniente da rede de distribuição.
III. A utilização da água da chuva pode auxiliar na redução do escoamento superficial, minimizando os problemas com enchentes nas grandes cidades.
IV. A água proveniente da chuva, mesmo passando por processo de desinfecção, não deve ser aproveitada para fins potáveis.
É correto o que se afirma em A. I, II e III, apenas.
B. I, II e IV, apenas. C. I, III e IV, apenas. D. II, III e IV, apenas. E. I, II, III e IV.
7Questão 31 – Enade 2014.
1. Introdução teórica
Hidrologia, preservação ambiental e desenvolvimento sustentável
É um fato inegável que a água não é consumida, apenas é utilizada. Quando se estabelece que o consumo per capita, em determinada região, é de 200 litros por pessoa, por dia, por exemplo, o que está sendo afirmado é que, nessa região, cada pessoa utiliza, em média, 200 litros de água por dia, para beber e para realizar todas as suas atividades habituais, como produzir seus alimentos, lavar a louça e a roupa, banhar-se e limpar a casa, entre outras. Após a utilização, toda a água é devolvida à natureza, ou seja, essa água retorna ao ciclo hidrológico.
A maior parte dos seres vivos utiliza a água doce presente nos locais de mais fácil acesso, isto é, aquela porção que escoa pela superfície terrestre, em rios, riachos, lagos e represas, ou a água que se infiltra no solo e permanece próxima à superfície, no lençol freático. Essa porção representa uma parte quase insignificante de toda a água disponível no nosso planeta, graficamente ilustrada na figura 1.
Figura 1. Água disponível na Terra.
Fonte. World Resources Institute, Organização das Nações Unidas (s/d).
A maior parte da água doce, que representa apenas cerca de 2,5% de toda a água existente na Terra, encontra-se nas geleiras ou em aquíferos profundos, o que torna mais difícil a sua utilização. Em resumo, toda a água utilizada pela humanidade, até o momento, seja para uso pessoal, seja na agricultura ou nos processos industriais, é apenas uma pequena porção da pequena parte mais disponível da água existente.
O ciclo hidrológico, denominação dada ao constante movimento e às mudanças de estado físico da água no planeta, promovido pela energia proveniente do Sol, é o principal responsável pela depuração e, portanto, pelo fornecimento de água potável.
Parte da água presente nos oceanos ou escoando pela superfície da Terra, pelos rios, lagos, represas e demais cursos d’água, aquecida pela energia solar, evapora-se e eleva-se na atmosfera. Nessa mudança de estado físico, a água é separada das demais substâncias nela diluídas, formando-se o vapor d’água, que é água pura em estado gasoso. O vapor d’água eleva-se na atmosfera e aglomera-se em grandes blocos formando as nuvens e, ao atingir regiões com temperatura e pressão mais baixas, sofre nova mudança de estado, geralmente para o estado líquido e, às vezes, diretamente para o estado sólido. Devido à elevação da densidade de tais partículas, líquidas ou sólidas, ocorrem as precipitações, ou seja, a sua queda em forma de chuva, de neve ou de granizo.
Os ventos são responsáveis pelos deslocamentos das nuvens e fazem com que a água evaporada em uma região precipite em outras regiões, ampliando geograficamente o ciclo hidrológico. Porém a maior parte da evaporação e das precipitações ocorre sobre os próprios mares e oceanos, fazendo com que grande parte dessa depuração natural da água tenha pouca utilidade imediata para a humanidade.
Apenas parte da precipitação que atinge a superfície terrestre tem sido utilizada pelos seres humanos. Uma porção considerável fica retida nos vegetais, sendo por eles utilizada ou evaporando novamente. Outra porção infiltra-se no solo, formando o lençol freático e os aquíferos ou depósitos profundos. Somente a porção de água que escoa pela superfície em direção aos oceanos é a que tem sido utilizada, até o presente, seja para as necessidades vitais dos seres humanos, seja para a irrigação das lavouras, para a criação de animais ou para a geração de energia elétrica, entre outros usos.
Contudo, há ainda outras questões a serem consideradas com relação à água potável. Essa depuração natural, por meio de evaporação e liquefação ou condensação, produz água pura, H2O, que não é adequada ao consumo humano, porque os seres vivos necessitam de sais minerais e de outras substâncias normalmente presentes na água potável encontrada na natureza. Tais substâncias são naturalmente absorvidas pela água, extraídas de vegetais, do solo e de rochas ao longo do seu percurso em direção aos mares. É claro que outras substâncias nocivas também são incorporadas nesse caminho. Se a atmosfera é ácida, a chuva também será ácida. Se os vegetais contêm pesticidas tóxicos ou o solo está contaminado, a água também absorve tais impurezas.
Logo, o problema principal, na atualidade, é que o tratamento da água, para torná-la potável, torna-se cada vez mais complexo e mais dispendioso.
A água potável, de fato, está cada vez mais difícil de ser disponibilizada em quantidade suficiente para todos. Assim, é possível perceber que muita água tratada vem sendo usada para fins que não necessitam de tal qualidade, como diluir e transportar esgoto sanitário, limpeza de chão, paredes e quintais, rega de jardins, entre tantos outros.
Nesse contexto, tornam-se relevantes a coleta e a retenção de águas pluviais, inclusive em âmbito domiciliar, pois esta água é limpa e adequada para fins não potáveis, podendo contribuir significativamente para a redução do uso indevido da água tratada. No entanto, provavelmente, ela também será de tratamento menos custoso, caso necessário, do que, por exemplo, a dessalinização de água do mar.
2. Análise das afirmativas
I – Afirmativa correta.
JUSTIFIVATIVA. Conforme exposto na introdução teórica, é plenamente viável, e também recomendável, a utilização das águas pluviais para fins não potáveis, sobretudo como fonte complementar. A quantidade captável, ou seja, o volume de precipitação coletado, depende dos índices pluviométricos, da área de captação e, em âmbito coletivo, do coeficiente de escoamento superficial. Já em âmbito domiciliar, essa quantidade independe do escoamento superficial, pois a captação é realizada apenas no próprio domicílio.
II – Afirmativa correta.
JUSTIFICATIVA. Assim como a água potável não deve ser utilizada para fins não potáveis, as águas pluviais sem tratamento prévio não podem ser utilizadas para beber e, portanto, ambas jamais devem ser misturadas.
III – Afirmativa correta.
JUSTIFICATIVA. O problema das enchentes nas grandes cidades deve-se, principalmente, à pavimentação das áreas urbanas e à insuficiência dos canais de escoamento das águas pluviais em relação ao volume precipitado. Se uma parte do volume das precipitações ficar retida para utilização posterior, o volume escoado pela superfície será reduzido.
IV – Afirmativa incorreta.
JUSTIFICATIVA. Toda a água potável é proveniente de precipitações. A evaporação, causada pela energia do sol, depura a água e a chuva ou a neve nas regiões mais elevadas do planeta, tornando possível o escoamento superficial. O tratamento da água, para se tornar potável, consiste basicamente em remover resíduos sólidos e realizar a sua desinfecção.
Alternativa correta: A.
3. Indicação bibliográfica
GRIBBIN, J. E. Introdução à hidráulica, hidrologia e gestão de águas pluviais. Minas Gerais: Universidade Federal de Minas Gerais, 2003.
PBWORKS. Qual a porcentagem de água existente no planeta? Disponível em <http://meioambienteagua.pbworks.com/w/page/20725600/Porcentagem>. Acesso em 02 jun. 2017.
Questão 8 Questão 8.8
Um município planeja implantar um condomínio com 300 unidades habitacionais para fins de moradia popular em uma área de sua propriedade. Duas modalidades de construção estão em estudo: 300 casas térreas ou 25 prédios de 4 pavimentos. Inicialmente, foram realizados ensaios do tipo CPT (cone penetration test). Os resultados típicos representativos do terreno são apresentados na figura a seguir, em que qc e fs representam as resistências de ponta e lateral, respectivamente, e R é a relação entre essas resistências.
Com relação à viabilidade técnica e econômica desse projeto, a partir das características do terreno apresentadas acima, conclui-se que
8Questão 33 – Enade 2014.
A. a opção pelas casas térreas demanda fundações superficiais no terreno, enquanto a opção por prédios de apartamentos demanda fundações profundas, portanto mais caras. B. as duas opções em estudo demandam fundações superficiais no terreno, sendo
necessário o prévio dimensionamento de cada uma delas para se avaliar a sua viabilidade econômica.
C. as duas opções em estudo demandam fundações profundas no terreno, sendo indispensável o dimensionamento dessas duas modalidades de fundação para se avaliar a viabilidade econômica de cada uma delas.
D. as duas opções em estudo demandam fundações profundas no terreno, mas como as dimensões das fundações dos prédios terão que ser maiores, o custo das fundações por unidade habitacional será mais alto para os prédios que para as casas térreas.
E. as duas opções em estudo demandam fundações profundas no terreno, mas as dimensões das fundações de ambas edificações serão similares, fazendo com que o custo das fundações por unidade habitacional para os prédios seja menor do que para as casas térreas.
1. Introdução teórica
Fundações e capacidade de suporte dos solos
É importante lembrar que, assim como as superfícies dos terrenos raramente são horizontais, regulares ou planas, os subsolos também apresentam camadas irregulares, não planas, não niveladas e com diversas constituições geológicas, conforme figura 1.
Figura 1. Exemplo de perfil geotécnico.
A generalização de características e parâmetros geotécnicos do subsolo, para áreas de grandes extensões, representa uma simplificação que só é permitida na fase de estudos
preliminares para um empreendimento, na qual o objetivo é apenas examinar e comparar possíveis soluções técnicas, como no caso apresentado na questão.
A capacidade de suporte do terreno, representada pelos valores de resistência de ponta qc e de fator de atrito lateral fs, deve ser definida para a região do subsolo próxima à peça de fundação a ser dimensionada. Para isso, as variações do perfil geotécnico do terreno, conforme figura 2, não podem deixar de ser consideradas.
Figura 2. Variações do perfil geotécnico.
O grau de conhecimento do perfil geotécnico do terreno, porém, deve ser compatível com o porte da edificação a ser realizada. Logo, esse conhecimento pode ser obtido por meio de diversos tipos de sondagens, como simples furos para a identificação das camadas do subsolo, sem medição de dados quantitativos, ou com um ensaio de percussão com coleta de amostras, como o standard penetration test (SPT), com ou sem medição de torque, ou com o cone penetration test (CPT), utilizado na questão.
Com um ensaio CPT, que consiste, basicamente, na medição do esforço necessário para a penetração de um cone no solo, é possível medir, de forma praticamente contínua, a resistência de ponta qc, utilizada para o dimensionamento de fundações diretas, e o fator de atrito lateral fs do solo, ambos necessários para dimensionar fundações indiretas.
Embora esse ensaio não permita a coleta de amostras, necessárias para uma análise visual táctil, ele fornece elementos indicativos em relação à consistência e à coesão de solos argilosos, bem como ao ângulo de atrito interno de solos arenosos, utilizados na determinação da resistência ao cisalhamento e da capacidade de suporte do solo.
Qualquer que seja o tipo de sondagem empregado, a sua realização em apenas um ou dois pontos do terreno não é suficiente para se formar uma ideia tridimensional do subsolo estudado.
A norma NBR 8036, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), e as principais normas existentes no mundo recomendam a realização de pelo menos três furos de sondagem, não alinhados, com espaçamento de 15m a 40m entre dois furos, conforme figura 3.
Figura 3. Planta de locação da sondagem SPT e do corte A-A.
A partir das informações obtidas com esses três furos de sondagem, é possível imaginar as tendências de desenvolvimento das camadas de solo entre os furos e traçar o provável perfil geotécnico do terreno nas diversas direções. O espaçamento máximo especificado entre dois furos permite que o perfil imaginado, por meio de interpolação simples, tenha razoável probabilidade de ser semelhante ao real.
A figura 4 representa, esquematicamente, um provável perfil geotécnico traçado ao longo do corte A-A indicado na planta acima.
Figura 4. Provável perfil no corte A-A.
Dessa maneira, traçando-se mais cortes, longitudinais ou transversais, como os cortes B-B e C-C representados na figura 5, é possível ter-se uma ideia razoável da constituição do subsolo abaixo de cada ponto de aplicação das cargas da edificação.
Figura 5. Prováveis perfis nos cortes B-B e C-C.
Convém salientar que, quanto maior a precisão requerida pela edificação em estudo, maior a quantidade de pontos de sondagem a serem realizados.
2. Análise das alternativas
A – Alternativa incorreta.
JUSTIFICATIVA. Analisando os resultados do ensaio CPT, apresentados no enunciado e reproduzidos, em parte, na figura 6, verifica-se que a resistência de ponta (qc), utilizada para dimensionar fundações superficiais, é praticamente nula até 4 metros de profundidade.
Figura 6. Resultados do ensaio CPT.
Sendo tão baixa a capacidade de suporte das camadas mais superficiais do terreno, torna-se impossível qualquer solução de fundações diretas rasas, ou fundações superficiais, como também são denominadas, mesmo para as pequenas cargas causadas pelas casas térreas.
B – Alternativa incorreta.
JUSTIFICATIVA. Se a capacidade de suporte já é muito baixa para pequenas cargas causadas pelas casas térreas, ela será pior ainda para as cargas dos prédios de 4 pavimentos. É, portanto, necessária uma solução de fundação indireta, com estacas.
C – Alternativa incorreta.
JUSTIFICATIVA. O relatório da sondagem CPT indica que o fator de atrito lateral fs é praticamente nulo nas primeiras camadas de solo. Apenas na camada de areia, encontrada a partir de 4m de profundidade, a resistência lateral torna-se expressiva, com valores da ordem de 200kPa, o que equivale a 200kN/m2, ou 20tf/m2. Logo, os primeiros 4m de profundidade de todas as estacas, tanto para as casas térreas quanto para os prédios, teriam pouco atrito lateral e, portanto, bem pouca capacidade de suporte. Somente a partir desses 4 metros é que as forças de atrito passam a ser significativas para se atingir a capacidade de suporte necessária. Mesmo sem fazer cálculos, a intuição já indica que esses 4m iniciais de cada estaca, com baixa resistência, têm influência bem maior no custo das
estacas para as pequenas cargas das casas do que no custo para as cargas mais elevadas, como a dos prédios.
D – Alternativa incorreta.
JUSTIFICATIVA. Conforme já exposto, a parte das estacas com baixa capacidade de suporte é, proporcionalmente, maior para as estacas das casas do que para as estacas dos prédios, tornando o custo das fundações por unidade habitacional mais elevado para as casas.
E – Alternativa correta.
JUSTIFICATIVA. As duas opções em estudo demandam fundações profundas no terreno, mas as dimensões das fundações de ambas as edificações são similares, fazendo com que o custo das fundações por unidade habitacional para os prédios seja menor do que para as casas térreas.
3. Indicações bibliográficas
ALONSO, U. R. Exercícios de fundações. 2. ed. São Paulo: Edgar Blücher, 2010.
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 1994.
HACHICH W; FALCONI F. F.; SAES J. L. et. al. Fundações: teoria e prática. São Paulo: Pini, 1998.
NORMA NBR 8036. Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos
para fundações de edifícios. Disponível em
Questão 9 Questão 9.9
No quadro abaixo, é apresentado o resultado do cálculo de capacidade de carga para uma estaca do tipo raiz de 22cm de diâmetro, considerando o arrasamento na cota -1,5m, no qual se empregou o método semiempírico de Decourt e Quaresma.
Sabe-se que o carregamento de cálculo a ser suportado é de 500kN. Para o dimensionamento final do projeto será realizada uma prova de carga, sendo executada, para tal, uma estaca-teste, devendo-se de antemão definir seu comprimento. No quadro a seguir, são apresentados os fatores de segurança e coeficientes de minoração para solicitações de compressão em fundações profundas definidos pela norma ABNT NBR 6.122/2010.
9Questão 34– Enade 2014.
Com base nessas informações, conclui-se que a cota ou profundidade a ser executada a estaca-teste para a realização da prova de carga deve ser de
A. -16m. B. -15m. C. -14m. D. -13m. E. -12m. 1. Introdução teórica
Fundações, estacas, capacidade de carga e método de Dècourt-Quaresma
O cálculo da capacidade de carga Qu de uma estaca, na prática, é uma estimativa. A sua resistência é constituída pela combinação de dois componentes, as forças atrito Qs da estaca com o solo ao longo de toda a sua superfície lateral, mais a resistência à compressão
p
Q suportada pelo solo, na base da estaca, ilustradas na figura 1.
As forças de atrito lateral Qs são proporcionais a um fator de atrito qs, também denominado coeficiente de atrito lateral unitário, que depende da constituição geológica do solo e da área da superfície lateral de contato estaca-solo, cujo valor depende do diâmetro Ø da estaca e da espessura h da camada de cada tipo de solo que a envolve.
O perfil geotécnico de um terreno nunca é constituído de camadas regulares, com divisões planas e horizontais.
Observando a figura 2, é possível verificar que estacas iguais, de mesmo diâmetro e mesmo material, terão capacidade de suporte muito diferentes se situadas à esquerda ou à direita do rio.
Figura 2. Representação esquemática de um provável perfil geotécnico.
Mesmo para estacas próximas, distantes 5 ou 6m umas das outras, as espessuras h das camadas do subsolo podem ser significativamente diferentes, conforme figura 3, proporcionando áreas de contato lateral diferentes, gerando assim, forças de atrito lateral
s
Figura 3. Diferença na espessura de camadas em um perfil geotécnico.
Por isso, ocasionalmente, são realizadas as provas de carga em estaca-teste, como mencionado no enunciado da questão. Para estacas pré-moldadas ou de deslocamento, executadas por cravação sem remoção do solo, a verificação da sua capacidade de suporte é desnecessária, pois a própria cravação, com energia controlada até ocorrer a nega do solo, já faz o papel da prova de carga.
Para as estacas escavadas e moldadas in loco, como é o caso da estaca do tipo raiz, só é possível saber a capacidade de suporte realmente obtida realizando uma prova de carga, depois que o concreto atingir a resistência necessária. Por isso, os coeficientes de segurança aplicados na estimativa do seu comprimento são bem mais elevados do que os utilizados para as estacas de deslocamento.
Além dos processos teóricos para definir o comprimento de uma estaca, há diversos métodos empíricos ou expeditos, entre os quais o método desenvolvido pelos engenheiros Luciano Decourt e Artur Quaresma. As vantagens dos métodos empíricos ou semiempíricos são expostas pelo próprio Decourt, na obra “Fundações: teoria e prática”.
Os métodos teóricos e experimentais e os ensaios laboratoriais são fundamentais para estabelecer a influência relativa de todos os parâmetros envolvidos nos cálculos de capacidade de carga.
Sua utilização na pratica da engenharia de fundações é, todavia, muitíssimo restrita visto que a maioria dos parâmetros do solo necessários a essas