ENGENHARIA CIVIL TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

ENGENHARIA CIVIL

TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

NOTAS DE AULA

2

. SEM. 2005

TECNOLOGIA DA CONSTRUÇÃO CIVIL -

C URSO DE E NGENHARIA C IVIL

F

ESSE CAPITULO É CONTEÚDO BÁSDICO DA DISCIPLINA MECÂNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES SUA INSERÇÃO NESTE MÓDULO TEM O OBJETIVO DE NIVELAMENTO DOS CONHECIMENTOS DOS ALUNOS E RESSALTAR SUA IMPORTÂNCIA .

( * ) RESUMO ADAPATDO DE: 1-NOTAS DE AULAS DA DISCIPLINA CONSTRUÇÃO CIVIL

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA.ZULIAN, C. S.;DONÁ,

E. C.;VARGAS, C.L.

2-CD“EDIFICAÇÕES DE PEQUEÑO PORTE”- DEFINIÇÃO:Estrutura que transmite ao terreno subjacente a carga da obra.

Visualização dos elementos que constituem uma edificação.

supraestruturaInfraestrutura

Alic erc e o u b a ld ra m e

So lo resistente

Fundações

Soc o ou p ed e sta l Pé-d ireito

Estrutura d a c ob ertura Telhamento d a c ob ertura

Pa red e d e ve d a ç ã o Pa red e

d ivisó ria

Esquema dos elementos de uma edificação

EXAME DO TERRENO

Procedimentos antes de se decidir pelo tipo de fundação em um terreno:

a) visitar o local da obra, detectando a eventual existência de alagados, afloramento de rochas etc.;

b) visitar obras em andamento nas proximidades, verificando as soluções adotadas;

c) fazer sondagem a trado (broca) com diâmetro de 2” ou 4”, recolhendo amostras das camadas do solo até atingir a camada resistente;

d) mandar fazer sondagem geotécnica tipo SPT

SONDAGEM (SPT)

1-conjunto motor-bomba 2-reserva tório de á gua 3-tripé tubos metá licos 4-rolda na

5-tubo-guia 50 mm 6-enga te

7-guincho

8-peso pa drã o 60 kg 9-ca beça de cra va çã o

1 2

3 4

5

6 9 8

7

Equipamento de sondagem a percussão

Locação dos pontos da sondagem

Rua X

800

1000

1480

1950

1200

770 4500

2600

SP 01 SP 02

SP 03

3500

Rua Y

C e ntra l te le fô nic a

Ca sa d e fo rç a

N

Perfil de sondagem geológica (parte do laudo

Penetra ç ã o G o lp es/ 30 c m C o ta

(RN) Nível d a

á g ua Amostra Dia g ra m a

d a s p enetra ç õ es 10 20 30 40 Profundidade em metros

Cla ssific a ç ã o d o m a teria l

0,10 1,00 1,80 3,00 5,00

18,00

20,45

Solo superficia l

Argila siltosa , va riega da idem, mole

Argila siltosa pouco a renosa , ma rron, dura idem, rija

idem, dura

Argila siltosa , dura

limite de sonda gem 4

14 9 11 22

27 28 29 30 31

5 20 13 15 35

37 38 39 43 47

PERFIL DE SONDAG EM G EOLÓG ICA - Ensa io d e p enetra ç ã o p a d rã o SPT

CLIENTE:

Lo c a l: Rua X 2,3

Resp o nsá vel Téc nic o : SP 01

LOGO

07/ 04/ 99 1:1000

Ob s: nã o se verific o u p ressã o d ’ á g ua

ESPECIFICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE FUNDAÇÃO

Fundações rasa ou direta Fundações profunda.

Especificação para fundações rasas ou diretas

A fundações do tipo rasa ou direta é executada quando a resistência de embasamento pode ser obtida no solo superficial numa profundidade que pode variar de 1,0 a 3,0 metros. Nesse caso, pode-se executar alicerces ou sistemas de sapatas interligadas por vigamentos, levando em conta os seguintes cuidados na execução:

a) executar o escoramento adequado na escavação das valas com profundidades maiores que 1,5 m, quando o solo for instável; (ver escoramentos de valas CD “Prática das Pequenas Construções).

b) Apiloamento para consolidar o fundo da vala, com a regularização e compactação do material;

c) executar o lastro de concreto magro, para melhor distribuir as cargas quando se tratar de alicerces de alvenaria de tijolos ou pedras, ou proteger o concreto estrutural, quando se tratar de sapatas;

d) determinar um sistema de drenagem para viabilizar a execução, quando houver necessidade, blocos e baldrames.

e) utilizar sistema de ponteiras drenantes (Well Points), de acordo com a próxima figura, dispostas na periferia da escavação com espaçamento de 1,0 a 3,0 m, interligadas por meio de tubo coletor a um conjunto de bombas centrífugas, que realizam o rebaixamento do lençol freático em solos saturados e arenosos;

f) determinar um processo de impermeabilização da alvenaria acima do soco, para não permitir a permeabilidade da umidade por capilaridade.

Especificações para fundações profundas

Solo resistente se encontra em profundidades superiores a 3,0 metros, podendo chegar a 20,0 m ou mais é recomendado executar fundações do tipo profunda, cujo dimensionamento e especificação são determinadas pelas características das cargas e do solo analisado, constituída de peça estrutural do tipo haste (ou fuste) que resistem predominantemente esforços axiais de compressão.

CLASSIFICAÇÃO DAS FUNDAÇÕES

As fundações são elementos estruturais destinados a repartir sobre o solo o peso da obra. No Quadro mostrado na próxima página são apresentadas as tipologias mais comuns das estruturas de embasamento levando em consideração a forma de execução, implantação, equipamento necessário e as vantagens e desvantagens de sua utilização.

Fundações diretas

São aquelas estruturas executadas em valas rasas, com profundidade máxima de 3,0 metros, ou as que repousam diretamente sobre solo firme e aflorado, como por exemplo: rochas, moledos (rochas em decomposição), arenitos, piçaras compactas etc., caracterizadas por alicerces e sapatas.

Os alicerces são estruturas executadas pelo assentamento de pedras ou tijolos maciços recozidos, em valas de pouca profundidade (entre 0,50 a 1,20 m), e largura variando conforme a carga das paredes.

la stro impermea biliza çã o

Alic erce de tijolos ma ciços tijolos ma ciços

Solo resistente

c o nc re to fe rra g e m a lve na ria

Sa pa ta corrida

Fundações indiretas ou profundas

São aquelas em que o peso da construção é transmitido ao solo firme por meio de um fuste. Estas estruturas de transmissão podem ser estacas ou tubulões. Na figura a seguir pode-se ver os elementos componentes de um sistema de estaqueamento.

fuste

bulbo ba se

espera s ca beça

Esta ca molda da in-loco

ponta Esta ca pré-molda da SAPATAS

São fundações diretas que podem ser executados em estruturas dos tipos: isolada, contínua ou radier (placas). A fundação do tipo isolada é a que suporta apenas a carga de um pilar, podendo ser um bloco (em concreto simples ou ciclópico, com grande altura em relação à base) ou uma sapata (em concreto armado, de pequena altura em relação a base).

Os alicerces na generalidade dos casos são executados de forma contínua, sob a linha de paredes de uma edificação, utilizando-se:

a) Sistema de alvenaria de tijolos maciços, em bloco simples ou escalonado;

b) Sistema de pedras argamassadas sobre lastro de concreto simples;

c) Sistema de alvenaria sobre lajes de concreto armado ( sistema misto);

d) Sistema em concreto ciclópico.

la stro Solo resistente

Alvena ria de pedra s impermea biliza çã o

Alicerce em a lvena ria de pedra s

espera s

Bloco de concreto ciclópico p e d ra s d e m ã o

impermea biliza çã o

Alicerce em a lvena ria esca lona da Alicerce em la je de CA

As sapatas são estruturas que podem ser executadas de forma isoladas, associadas ou combinadas, contínuas sob pilares ou muros.

Tronco pira mida l Reta ngula r

Nervura da Sa pa ta Ba umga rt

divisa

viga de equilíbrio

Sa pa ta de divisa

Sa pa ta comum

O radier é um sistema de fundação que reúne num só elemento de transmissão de carga, um conjunto de pilares. Consiste em uma placa contínua em toda a área da construção com o objetivo de distribuir a carga em toda superfície. Seu uso é indicado para solos fracos e cuja espessura da camada é profunda. Podem ser executados dois sistemas de radier: sistema constituído por laje de concreto (sistema flexível) e sistema de laje e vigas de concreto (sistema rígido).

Ra dier flexível

ESTACAS

As estacas são peças estruturais alongadas, de formato cilíndrico ou prismático, que são cravadas (pré- fabricadas) ou confeccionadas no canteiro (in loco), com as seguintes finalidades:

a) transmissão de cargas a camadas profundas do terreno;

b) contenção dos empuxos de terras ou de água (estaca prancha);

c) compactação de terrenos.

P

a ) b) c) d)

P P P

Terre no resistente

Terreno e m c urso d e c onso lid a ç ã o

Tipos de estacas quanto a resistência do terreno

Estacas moldadas no local; Estacas Brocas (Brocas)

Estas estacas são executadas por uma ferramenta simples denominada broca (trado de concha ou helicoidal – um tipo de saca rolha), que pode atingir até 6 metros de profundidade, com diâmetro variando entre 20 a 30 cm, sendo aceitáveis para pequenas cargas, ou seja, de 50 kN a 100 kN (kilo Newton) (5 a 10 tf.). Recomenda-se que sejam executadas estacas somente acima do nível do lençol freático, para evitar o risco de estrangulamento do fuste. Devido ao esforço de escavação exigido são necessárias duas pessoas para o trabalho.

O espaçamento entre as estacas brocas numa edificação não pode ultrapassar 4 metros e devem ser colocadas nas interseções das paredes e de forma eqüidistante ao longo das paredes desde que menor ou igual ao espaçamento máximo permitido.

Se considerarmos numa fundação corrente de pequeno porte, onde por facilidade de execução das formas e armaduras da fundação adota-se alturas de vigas baldrames de 30 cm (largura das tábuas comerciais) esse espaçamento deverá estar entre 2,5 e 3,0 metros

Nas figuras a seguir pode-se ver um exemplo da distribuição das estacas brocas numa edificação de pequeno porte e um roteiro básico para a execução de estacas brocas.

s/ e sc . Vig a s b a ld ra m es

Esta c a s b ro c a s

m á x. 4 m

Distribuição das estacas em obra de pequeno porte

1ª fa se esca va çã o

Tra d o m a nua l

2ª fa se a piloa mento

do fundo

3ª fa se concreta gem e a densa mento

4ª fa se coloca çã o da s espera s

NA p ilã o

Execução de estacas brocas

Roteiro para execução de estacas brocas

a) escavação ou perfuração: utilizando trado manual (tipo concha ou helicoidal), usando de água para facilitar a perfuração;

b) preparação: depois de atingir a profundidade máxima, promover o apiloamento do fundo, podendo ou não ser executando um pequeno bulbo com pedra britada 2 ou 3, com um pilão metálico;

c) concretagem: Preencher todo o furo com concreto, promovendo o adequado adensamento, tomando cuidados especiais para não contaminar o concreto (utilizar uma chapa de compensado com furo para o lançamento do concreto para proteger a boca do furo);

d) colocação das esperas: fazer o acabamento na cota de arrasamento desejada, fixando os arranques para os baldrames.

Elementos de Infra-estrutura

As estacas brocas podem ser agrupadas duas a duas, dependendo da carga a ser distribuída, e executando- se pequenos blocos de concreto armado, como mostra a figura a seguir. De qualquer forma, as estacas brocas deverão ser solidarizadas por meio das vigas baldrames, evitando deixar estacas isoladas sem amarração com as vigas. Nas figuras mostradas abaixo, são apresentadas algumas sugestões de seções para as vigas baldrames mais utilizadas na prática de pequenas construções.

s/ e sc . Bloco de dua s esta ca s

A

B

A B

Vig a b a ld ra m e

Alve na ria d e e m b a sa m e nto

Corte AA

Corte BB

Exe c uta r b lo c o s c o m d ua s e sta c a s so b p ila re s q ue sustenta rã o la je d e c a ixa d ’ á g ua .

Viga ba ldra me espera s

Arma dura da viga

Alvena ria

Esta ca broca impermea biliza çã o

Viga executa da com forma s de ma deira

15 c m

20 cm

La stro

Viga executa da com ca neleta de tijolos

20 a 22 c m

Viga executa da com ca neleta de blocos Viga s p/

pa redes exte rna s Viga p/

pa redes inte rna s

Com uso crescente na construção civil em função de sua rapidez, o estacão (uma derivação das estacas brocas) tem o processo de perfuração executado por meio de escavadeiras hidráulicas equipadas com trados de diâmetro de 25 cm. Todos os cuidados relativos às estacas brocas devem ser observados na execução do estacão, principalmente no que diz respeito a integridade da estaca na fase de concretagem.

Estacas Strauss

Processo executivo das estacas strauss

a) centraliza-se o soquete com o piquete de locação, perfura-se com o soquete a profundidade de 1,0 m, furo este que servirá para a introdução do primeiro tubo, que é dentado na extremidade inferior (chamado de coroa), cravando-o no solo;

b) a seguir é substituída pela sonda de percussão, que por meio de golpes, captura e retira o solo;

c) quando a coroa estiver toda cravada é rosqueado o tubo seguinte e assim sucessivamente até atingir a camada de solo resistente, providenciando sempre a limpeza da lama e da água acumulada dentro do tubo;

d) substituindo-se a sonda pelo soquete, é lançado no tubo, em quantidade suficiente para ter-se uma coluna de 1,0 m, o concreto meio seco;

e) sem tirar a tubulação, apiloa-se o concreto formando um bulbo e na seqüência executa-se o fuste lançando-se o concreto sucessivamente em camadas apiloadas, retirando-se a tubulação na seqüência da operação;

f) a concretagem é feita até um pouco acima da cota de arrasamento da estaca, deixando-se um excesso para o corte da cabeça da estaca.

1ª fa se esca va çã o e cra va çã o

2ª fa se confecçã o

do bulbo

3ª fa se concreta gem,

a densa mento e retira da do tubo

4ª fa se coloca çã o da s espera s

NA

Execução de estacas strauss Estacas Franki

1ª fa se prepa ra çã o da ponteira (bucha seca )

2ª fa se cra va çã o

3ª fa se confecçã o

do bulbo

4ª fa se a rma dura NA

5ª fa se concreta gem

e retira da do tubo

Execução de estaca tipo franki

Estacas Tipo Raiz

solo

solo com matacões

rocha

Equipamento de perfuração de estacas raiz

Execução de estaca tipo raiz

Perfuração com revestimento e retirada da água e

do material

Colocação da armadura dentro do

tubo de revestimento

Preenchimento do tubo de revestimento com

argamassa sob pressão

Retirada do tubo e preenchimento do fuste alargado com

argamassa sob pressão

Processo executivo das estacas tipo raiz:

a) perfuração com utilização de circulação d’água e revestida do furo;

b) perfuração executada até a profundidade necessária, cota de ponta da estaca;

c) colocação da armação após limpeza final do interior do tubo;

d) introdução de argamassa de cimento e areia, sob pressão baixa;

e) retirada do tubo de revestimento e aplicações parciais de ar comprimido.

Estacas pré-moldadas

Estacas pré-moldadas de concreto armado

Ponta é opciona l Seçã o qua dra da

20 x 20 25 x 25 30 x 30 35 x 35

Octogona l Estribo

helicoida l

Estacas pré-moldadas de concreto armado Estacas metálicas

Perfis comercia is Trilhos usa dos solda dos

Estacas metálicas

Bate-estacas

Bate-estacas por gravidade

Ma rtelo 1 a 4 ton

Ca pa cete

Esta ca Motor

diezel Guincho de cra va çã o Torre

10 a 25 m

Estra do de pra nchões Guincho

de movimenta çã o e ca rrega mento

Opera dor Ca bos

Estacas Mega ou prensada

Este tipo de estacas é indicado para recuperação de estruturas que sofreram algum tipo de recalque ou dano ou para reforço de embasamento nos casos em que se deseje aumentar a carga sobre a fundação existente. Na sua execução são empregados pessoal e equipamentos especializados e utilizam módulos de estacas pré-moldados sendo sua cravação conseguida por reação da estrutura existente.

Os elementos constituem de uma ponta que pode ser em aço ou, mais freqüente, de concreto pré-moldado e por módulos extensores em formato de tubo, ou seja oco por dentro, com encaixes, de modo que fiquem bem travados. A solidarização é conseguida, após atingir a nega (por reação), colocando-se a armadura e concretando-se na parte oca da estaca, deixando esperas. Por fim é conveniente executar um bloco de coroamento logo acima de um travesseiro, para solidarizar a estrutura a ser reforçada com a estaca prensada colocada.

re c a lq ue NT

NA Funda çã o

existente ^{Ma c a c o}

hid rá ulic o

Mó d ulo s p ré -m o ld a d os

p o nta p istã o

Execução de estacas prensada

Bloco de solida riza çã o

Tra vesseiro

Espera s e concreta gem de solida riza çã o dos elementos pré-molda dos Elemento

pré-molda do

Elementos de solidarização da estaca Mega

TUBULÕES

Tubulão encamisado escavado a céu aberto Tubulão encamisado a ar comprimido

2,0 m 0,7 a 1,2 m

Preparação do terreno e colocação do anel de concreto

NT

Escavação a céu aberto até o nível do lençol freático e colocação do

segundo anel de concreto NA

NT

NT

Colocação da campânula para trabalho de escavação sob pressão hiperbárica com pessoal NA

guincho

campânula

cachimbo de saída do

material

cachimbo de entrada

do concreto

escoras perdidas

Concretagem sob pressão

SERVIÇOS GERAIS DE INFRA-ESTRUTURA: ESCAVAÇÕES;

ARRASAMENTO OU CORTE DA CABEÇA DAS ESTACAS;

APILOAMENTO DE FUNDO DE VALAS PARA SAPATAS, RADIERS, VIGAS BALDRAMES E BLOCOS DE FUNDAÇÃO;

LASTRO DE CONCRETO MAGRO; FORMA PARA FUNDAÇÃO;

ARMADURAS PARA ELEMEMTOS DE FUNDAÇÃO;

CONCRETAGEM “CONTRA BARRANCO”(AUSÊNCIA DE FORMAS);

IMPERMEABILIZAÇÃO DE ALICERCES E FUNDAÇÃO (MÉTODOS USUAIS);

REATERRO COMPACTADOS DE VALAS.

TERMINOLOGIA NA ÁREA DE PROJETOS E EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES

Bate-estaca – é o equipamento utilizado na cravação de estacas e pode ser em torre ou tripé, mecânico de vibração ou de gravidade.

Bloco de coroamento – é o bloco de concreto armado executado para solidarizar um grupo de estacas.

Bulbo de pressão – é o bulbo imaginário de distribuição da pressão exercida pela sapata no terreno.

Capacete – peça que protege a cabeça da estaca do martelo de cravação, é constituído de um cilindróide de aço com coxim interno de madeira.

Chapa de fretagem – peça de aço soldada sobre a estaca metálica na cota de arrasamento a fim de permitir a soldagem das esperas e promover a consolidação com o bloco de coroamento.

Cota de arrasamento (CA) – é a cota superior da estaca definida pelo projeto, devendo as estacas ser cortadas nessa cota no caso de excesso.

Estaca de teste – estaca a ser executada no início dos trabalhos para confirmar os dados do laudo de sondagem.

NA – Nível de água do lençol freático

Nega da estaca – é a dimensão admissível em milímetros para um número sucessivos de golpes padronizados (massa e altura), usada para indicar a possibilidade de encerrar a cravação de uma estaca.

NT – cota do terreno natural

Paliteiro – termo utilizado em obras para se referir as estacas colocadas muito próximas umas das outras, geralmente de concreto pré-moldado ou madeira.

Prova de carga – é um teste padronizado para verificar a capacidade de carga de uma estaca.

Recalque – é o deslocamento não desejado ocorrido no elemento de fundação (estaca ou sapata) que irá contribuir para o aparecimento de patologias na edificação.

Roletes espaçadores – roletes metálicos colocados nas armaduras das estacas com a finalidade de garantir o recobrimento mínimo.

Suplemento – peça metálica que permite estender a cravação de estacas abaixo da cota do terreno.

Tubo tremonha – tipo de tubulação com funil para permitir concretagens profundas e evitar a segregação do concreto e o seccionamento das estacas.

Tubulão – tipo de fundação com fuste de grande diâmetro e base alargada em talude negativo, geralmente executada com equipamentos especiais de ar comprimido.

NORMAS DO MINISTÉRIO DE TRABALHO

NR – 15 Atividades e operações insalubres (Anexo 6 - Trabalho sob condições hiperbáricas) BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DA UEPG. Notas de aulas da disciplina de Construção Civil.

Carlan Seiler Zulian; Elton Cunha Doná. Ponta Grossa: DENGE, 2000.

ABMS/ABEF. Fundações: teoria e prática. 2ª ed. São Paulo: Pini, 1999. 757p.

ABEF. Manual de especificações de produtos e procedimentos ABEF. 2ª ed. São Paulo: ABEF, 1999. 282p.

AZEREDO, Hélio Alves de. O edifício e seu acabamento. São Paulo: Edgard Blücher, 1987. 1178p.

AZEREDO, Hélio Alves de. O edifício e sua cobertura. São Paulo: Edgard Blücher, 1977. 182p.

GUEDES, Milber Fernandes. Caderno de encargos. 3ª ed. atual. São Paulo: Pini, 1994. 662p.

SOUZA, Roberto...[et al.]. Qualidade na aquisição de materiais e execução de obras. São Paulo: Pini, 1996.

275p.