UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA–CCET
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DESEMPENHO DE FUNDAÇÕES
Aspectos Gerais e o Caso de Reforço das Fundações de Uma Residência Com
Estacas Mega
Leandro Araujo Sidrim Franco de Almeida
Mario Cesar Mazzini Nascimento
Belém - PA
2007
1
UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA – UNAMA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA–CCET
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DESEMPENHO DE FUNDAÇÕES
Aspectos Gerais e o Caso de Reforço das Fundações de Uma Residência Com
Estacas Mega
Leandro Araujo Sidrim Franco de Almeida
Mario Cesar Mazzini Nascimento
Orientador: Wandemyr Mata dos Santos Filho
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado
como exigência parcial para obtenção do título
de
Engenheiro
Civil,
submetido
à
banca
examinadora do Centro de Ciências Exatas e
Tecnologia da Universidade da Amazônia.
Belém – PA
2007
2
Trabalho de Conclusão de Curso submetido à Congregação do curso de Engenharia
Civil do Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia,
como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Civil, sendo
considerado satisfatório e APROVADO em sua forma final pela banca examinadora
existente.
APROVADO POR:
_______________________________________________
Prof. Wandemir Mata dos Santos Filho, Mestre (UNAMA)
_______________________________________________
Prof. Leonardo Belo, Doutor (UNAMA)
_______________________________________________
Prof. Stoessel Farah Sadala Neto, Mestre
DATA: BELÉM – PA, 20 de novembro de 2007
3
Agradeço primeiramente a Deus, por tudo que me
aconteceu ate esta fase da minha vida. Aos meus
pais, em especial a minha mãe, por toda
dedicação, aos meus amigos que sempre me
ajudam nas horas em que preciso, a todas as
pessoas que me ajudaram a superar barreiras e
conquistar meus objetivos, e aos meus inimigos
que são o combustível do meu sucesso.
(Leandro Franco)
A Deus, pelo dom da vida e por abençoar meus
caminhos, tornando possíveis meus sonhos.
Aos meus pais Dionísio e Marineuza que sempre
foram exemplos de coragem, amor e determinação
compartilhando comigo os meus ideais e
incentivando-me a prosseguir nesta jornada,
independente de quaisquer obstáculos.
A todos que colaboram direta e indiretamente para
a concretização desta vitória.
(Mario Mazzini)
4
AGRADECIMENTOS
Ao professor e amigo Wandemyr Mata dos Santos Filho, pela orientação e
principalmente pela compreensão, fundamentais para a realização deste trabalho.
Aos funcionários da WS GEOTECNIA, pela ajuda nas mais variadas formas
Aos outros profissionais envolvidos que nos forneceram dados necessários para a
realização desta pesquisa.
5
Quem viveu em brancas nuvens e em plácido
repouso adormeceu, foi espectro de homem, não
foi homem, so passou pela vida e não viveu.
(Autor desconhecido)
O pessimista queixa-se do vento, o otimista
espera que ele mude e o realista ajusta as velas.
(Willian George Ward)
6
RESUMO
Este trabalho aborda inicialmente e de forma resumida, a história das
fundações, procurando embasamento técnico-histórico para a importância do estudo
da mesma para a construção civil, em seguida e de forma mais profunda, aborda-se
as patologias das fundações, procurando explicar suas causas e conseqüências
para mais a frente falar da importância de seguir regras básicas da engenharia para
poder se executar fundações que trabalhem de forma correta sem causar danos à
construção como um todo.
Logo após inicia-se o capitulo onde se trata de um estudo de caso, onde
retornamos inúmeras vezes aos tópicos antes já citados, neste caso procura-se
encontrar as possíveis causas dos danos estudados e também encontrar uma
solução de reforço para a edificação. Encerra-se com o acompanhamentos das
obras de recuperação, e com uma análise crítica do estudo do caso.
PALAVRAS – CHAVE: Fundações, Desempenho e Reforço.
7
ABSTRACT
This effort approaches initially, and in a summarized way, the history of
foundations, searching for technical and historical ground for the importance of its
study in civil construction. After that, and in a deeper way, it approaches the
pathologies of foundations, while trying to explain their causes and consequences so
that further ahead it can bring up the importance of following basic rules of
engineering in order to execute foundations that work the right way, without causing
damages to the building as a whole.
Soon after starts the chapter in which the case study is dealt with, where we
return several times to the topics mentioned before. In this case, we try to find the
possible causes of the damages and also to find a solution of reinforcement to the
foundation. It ends with the observation of the recuperation works, and a critical
analysis of the case study.
KEYWORDS: Foundations, Performance and Reinforcement
8
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS
12
LISTA DE TABELAS
14
1. INTRODUÇÃO
1.1.
HISTÓRIA DAS FUNDAÇÕES
15
1.2.
FORMULAÇÃO DO PROBLEMA E JUSTIFICATIVA
16
1.3.
DELIMITAÇÃO DA PESQUISA
17
1.4.
HIPÓTESES
17
1.5.
OBJETIVOS
18
2. PATOLOGIA DAS FUNDAÇÕES
2.1. CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
18
2.2 ESTUDO DE RECALQUES
2.2.1. Introdução aos recalques
2.2.2. Recalque admissível
2.2.3. Efeitos da distorção angular
2.3. INVESTIGAÇÕES DO SUBSOLO
2.3.1. Insuficiência, Falha ou má interpretação das investigações
geotécnicas
2.4. CASOS ESPECIAIS
2.4.1. Influência da vegetação
2.4.2. Colapsibilidade do solo
2.4.3. Solos Expansíveis
2.4.4. Zonas de mineração
2.4.5. Zonas carsticas
2.4.6. Ocorrência de matacões
19
20
21
23
24
25
26
27
27
29
9
2.5 DETERIORAÇÃO DOS MATERIAIS
2.5.1. Concreto
2.5.2. Aço
2.5.3. Madeira
30
33
34
2.6. CASOS DE INSTABILIDADE PÓS-PROJETO
2.6.1. Alterações relativas ao uso da edificação
2.6.2. Ampliações e modificações não prevista em projeto estrutural
2.6.3. Movimento do solo decorrente de fatores externos
2.6.4. Alterações do uso dos terrenos vizinhos
2.6.5. Execução de grandes escavações próximas a edificação
2.6.6. Rompimento de canalização enterrada
2.6.7. Ação dos animais
2.6.8. Vibrações e choques
2.7. Danos arquitetônicos, Funcionais e Estruturais
34
35
35
35
35
36
36
36
37
3. EXECUÇÃO E RECUPERAÇÃO DE FUNDAÇÕES
3.1. Projeto e execução de fundações
3.2. Reforço de fundações
3.2.1. Conceito de reforço de fundação
3.2.2. Tipos de solução
3.2.3. Condições para escolha do tipo de reforço
3.2.4. Recuperação de nível e prumo
37
37
38
39
40
4. CASO DE REFORÇO DAS FUNDAÇÕES DE UMA RESIDÊNCIA
4.1. Introdução
4.2. Características da edificação
4.3. Características do terreno
4.4. Histórico da edificação
40
40
40
42
4.5. ANÁLISE DO PROBLEMA
4.5.1. Revisão do projeto
4.5.2. Retro análise das fundações
43
45
4.6. REFORÇO DAS FUNDAÇÕES
4.6.1 Elaboração do projeto de reforço
4.6.2. Estaca mega, conceito, e método executivo
4.6.3. Execução dos serviços
46
48
51
10
5. Considerações finais
55
Referências Bibliográficas
56
Anexos
59
11
LISTA DE FIGURAS
p.
Figura 2.0 - Fluxograma das etapas de projeto e possíveis causas de
patologias
19
Figura 2.1 - Torre de Pisa
20
Figura 2.2 - Edifício Núncio Malzoni, desaprumo de 2,1m
22
Figura 2.3 - Patologia da edificação por causa da influência da vegetação
25
Figura 2.4 - Localização de solos colapsíveis.
26
Figura 2.5 - Fenômeno de subsidência em áreas de mineração
27
Figura 2.6 - Zonas cársticas de rochas calcárias
28
Figura 2.7 - Rochas calcárias desgastadas
28
Figura 2.8 - Matacões
30
Figura 4.0 - Perfil do solo parte inicial da casa
41
Figura 4.1 - Perfil do solo fundos da casa
42
Figura 4.2 – Corte transversal com inclinação indicada
43
Figura 4.3 - Concentração de trincas
44
Figura 4.4 - Trincas
44
Figura 4.5 - Verificação do grau de inclinação feita com prumo
45
Figura 4.6 - Cravação à reação
49
Figura 4.7 - Colocação de cabeçote e concretagem
50
12
Figura 4.8 - Reaterro com Solo cimento
51
Figura 4.9 - Estaca Mega
52
Figura 4.10 - Esgotamento da água
52
Figura 4.11 - Posicionamento da estaca
53
Figura 4.12 - Cravação à reação
53
Figura 4.13 - Execução de bloco sobre estacas
54
Figura 4.14 - Verificação de Nível
54
13
LISTA DE TABELA
Tabela 2.0 - Relação entre dano e deformação horizontal
21
Tabela 4.0 - Valores de K e α propostos por Aoki-Velloso
47
Tabela 4.1 - Valores de F1 e F2
47
Tabela 4.2 - Coeficiente k de Décourt-Quaresma
48
Tabela 4.3 - Comparativa Entre métodos
48
14
1.
INTRODUÇÃO
1.1
HISTÓRIA DAS FUNDAÇÕES
Mais sensível ao clima que os outros animais do paleolítico, o homem
procurou abrigar-se em cavernas e grutas e, onde não existiam, tratou de improvisar
abrigos imitando-as. Assim é provável que, no neolítico uma idade depois, o homem
já tivesse uma noção empírica a respeito dos materiais da crosta terrestre. (Antonio
Neto, 1998)
Com o passar dos tempos o homem utilizou os mais variados materiais para
construir seus abrigos como: terra, madeira, pedra, etç... .
Nos antigos impérios do oriente próximo, os materiais cerâmicos passaram a
ser o tijolo cerâmico e a pedra. Os terrenos que recebiam as construções maiores e
mais pesadas em geral cediam e suas construções ruíam ou eram demolidas, com
posterior aproveitamento dos escombros, uma vez que não havia fundações
preparadas, como em épocas mais modernas. Assim obras como as de palácios e
templos eram erguidas sobre fundações arrumadas com resto de outras estruturas e
paredes, misturados com terra e tudo socado.
Das construções que resistiram aos séculos, muitos apresentam algum tipo
de deformação causada por suas superestruturas em suas fundações, por
deficiências destas, ou por condições desfavoráveis em seus terrenos de apoio.
Kérisel (KÉRISEL, 1985) aponta quatro situações gerais: solos muito compressíveis,
taxas de compressão do solo elevadas (500 – 1000 kpa), momentos de tombamento
nas superestruturas e conseqüentemente carregamento excêntrico das fundações e
obras edificadas em cima de taludes naturais. As conseqüências foram deformações
como rachaduras, afundamentos (recalques naturais), inclinações (recalques
diferenciais) e deslizamentos. (modificado - Antonio Neto, 1998)
15
1.2.
FORMULAÇÃO DO PROBLEMA E JUSTIFICATIVA
É bastante comum, andarmos em Belém e nos depararmos com edificações
inclinadas, inclinações essas que conhecemos pelo nome técnico de recalque. Estes
recalques se dão em sua maioria por fundações mal projetadas e executadas por
profissionais não qualificados para tal serviço, existe também o fato de que “A região
metropolitana de Belém está situada em plena zona equatorial, numa bifurcação
entre o Rio Guamá e a Baia de Guajará” (Oliveira Filho, 1981). Em Belém, é
freqüente encontrarmos locais com grande incidência de recalques, quando o
Engenheiro responsável pela execução das fundações de uma edificação depararse com tal situação, é imprescindível que este tenha sua atenção redobrada.
Contudo, existem locais em Belém, onde o quadro acima citado não existe como é o
caso da residência que trata este trabalho.
Na época atual, as pessoas mudaram um pouco seus conceitos sobre a
contratação de um profissional habilitado para a execução de suas obras, porém,
esta mudança ainda é muito pouca quando entendemos a importância que tem este
profissional em todas as etapas da obra. Quando falamos em projetos: estruturais,
arquitetônicos, hidráulicos, elétricos ou ate mesmo um simples, mas essencial furo
de sondagem como condições para a execução da obra, corremos o risco de
perdermos o cliente. Sabemos que uma fundação muito bem projetada “em cima” do
laudo de sondagem tem que suportar as cargas que agem sobre ela e distribuí-las
para o solo, sem que as tensões oriundas destas cargas provoquem, a ruptura do
solo e conseqüentemente o recalque a estrutura.
O caso que nosso trabalho trata, é uma edificação onde funciona uma
associação, este imóvel tem uma patologia de recalque diferencial bastante
avançado, onde podemos perceber sem qualquer tipo de equipamento ou
instrumento o recalque, alem de rachaduras causadas pela patologia, andando pelas
vizinhanças não constatamos outros imóveis com o mesmo problema.
Esta patologia inicialmente causou medo aos ocupantes do imóvel, que
chamaram os bombeiros para fazerem uma pré-avaliação do caso, onde foi
constatado que não havia risco imediato de desabamento, mas foram orientados a
procurar uma empresa especializada em fundações para solucionar o problema e
acabar com o desconforto causado pelo desnível e desaprumo da casa.
16
Considerando que a fundação é um elemento de transição entre a estrutura e
o solo, seu comportamento está intimamente ligado ao que acontece com o solo
quando submetido a carregamento através dos elementos estruturais das
fundações, um estudo detalhado do caso tem que ser feito, levando em
consideração uma serie de estudos e laudos, para que assim seja apontada uma
solução técnica compatível com as condições econômicas dos proprietários.
(modificado – Milititsky, Consoli e Schnaid, 2005)
1.3 .
DELIMITAÇÃO DA PESQUISA
A pesquisa bibliográfica limitou-se em publicações sobre: patologia de
fundações e fundações de um modo geral.
Com relação ao estudo do caso e dos serviços dos reforços executados, os
cálculos e projetos serão apresentados no trabalho.
1.4
HIPÓTESES
a) As mudanças arquitetônicas sofridas durante a execução de uma obra
podem ter influenciado no comportamento estrutural da edificação.
b) O desconhecimento do perfil do solo e de suas condições geotécnicas
pode ter influenciado no desempenho da fundação da residência em estudo.
c) O estudo das causas da distorção angular do imóvel apresentado
enquadra-se entre as situações mais comuns de problemas de fundações na cidade
de Belém.
17
1.5 .
OBJETIVOS
Como objetivo geral, buscamos analisar as condições de uma fundação
existente em uma residência, para que, com esta análise possamos apresentar
soluções de reforço para suas fundações, tendo como objetivos específicos:
a) Discorrer sobre os principais conceitos e recomendações das patologias
das fundações.
b) Analisar as condições do solo das fundações da referida residência, por
meio do laudo de sondagem, e através desses dados realiza a retro-análise das
fundações executadas.
c) Realizar a medição do recalque sofrido pela edificação e monitorar as
movimentações depois de realizado o reforço das fundações.
d) Apresentar os custos financeiros da execução dos serviços de reforço e
analisar o desempenho das fundações.
2.
PATOLOGIAS DAS FUNDAÇÕES
2.1.
CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Como é do conhecimento de todos e tivemos a oportunidade de ver
anteriormente, o homem vem ao longo do tempo desenvolvendo novas técnicas
construtivas, temos como exemplo disso as fundações, que hoje são extremamente
necessárias para as construções de um modo geral. A fundação, segundo (Milititsky,
2005), é o resultado da necessidade de transmissão de cargas ao solo pela
construção de uma estrutura, dessa forma espera-se que a fundação suporte as
cargas que atuam sobre ela e a distribuam sobre o solo sem que as tensões
resultantes provoquem a ruptura do mesmo e o conseqüente recalque significativo
ao conjunto estrutural.
Nos dias de hoje, é comum se construir sem a orientação de um profissional
habilitado, em conseqüência deste fato temos cada vez mais problemas estruturais,
que na maioria das vezes envolve diretamente as fundações, por este motivo tornouse de suma importância para o profissional de engenharia o conhecimento das
patologias das fundações, contudo este assunto ainda é pouco difundido nas
18
universidades de engenharia, valendo-se ressaltar que “num projeto de fundação,
diferente de um projeto estrutural, trabalha-se com o solo, ou seja, um material não
fabricado pelo homem, portanto a competência e a experiência do projetista são
bastante relevantes para a obtenção de parâmetros do solo e processamento de
dados para projeto. (modificado – Veloso, 1990)
Sabemos que as patologias manifestam-se nas mais variadas situações e
estruturas, o que faz se tornar necessário um aprofundamento no assunto.
A seguir apresentaremos um fluxograma (figura 2.0) que faz relação entre as
etapas de projeto de uma fundação e as possíveis causas de patologias.
FIGURA 2.0
Fluxograma das etapas de projeto e possíveis causas de patologia
Fonte: Milititsky, Consoli, Schnaid (2005)
2.2.
ESTUDO DE RECALQUES
2.2.1. INTRODUÇÃO AOS RECALQUES
19
Como a fundação de um prédio é compostas por um conjunto de sapatas ou
por grupos de estacas, os bulbos de tensões das sapatas ou do grupo de estacas se
sobrepõe sendo, portanto, necessário o calculo da resultante dessas tensões na
camada de interesse, para então poder-se calcular os recalques do edifício.
Quando se aplicam tensões no maciço de um solo, ocorrem deformações
cisalhantes ou de distorção que causam deslocamentos verticais da fundação, esses
deslocamentos são conhecidos como recalques imediatos ou secundários. É comum
observarmos construções que sofrem desta patologia, a mais famosa de todas e a
Torre de Pisa, localizada na Itália, (figura 2.0). (modificado - Alberto Teixeira, 1998),
(modificado - Nelson Godoy, 1998), (modificado - Alonso, 1991)
Figura 2.1
Torre de Pisa
Fonte: Desconhecida
2.2.2
RECALQUE ADIMISSÍVEL
Atualmente para o profissional de engenharia civil, o conhecimento de
recalque admissível torna-se importante em duas situações: a primeira é durante a
análise e projeto de fundações, quando se calcula e estima-se o recalque das
fundações e tem que se tomar a decisão relativa à adequação dos resultados
obtidos com o comportamento desejado da estrutura; a segunda é quando é feito o
controle de recalque durante uma construção e torna-se necessário saber um limite,
a partir do qual, considera-se problemática a segurança e o desempenho da
estrutura.
20
O estabelecimento dos recalques admissíveis tem valor para indicar aos
profissionais envolvidos com o problema, os níveis nos quais eles usualmente
ocorrem. É importante ressaltarmos que esses valores não devem ser utilizados
como limites únicos, pois a previsão dos recalques de uma estrutura que tem sua
base de apoio no solo, não é tão precisa mesmo se adotando modernas ferramentas
numéricas.
Nos casos mais complexos, torna-se necessário a utilização de análises
sofisticadas, que permitam estabelecer ralação entre solo e estrutura, ao invés de
simplesmente calcularmos os recalques de forma isolada e compará-los com valores
empíricos. (MILITITSKY, 2005), (CONSOLI, 2005), (SCHNAID, 2005).
Tabela 2.0
Categoria de dano
Severidade
Limite de deformação
0
Desprezivel
0-0,05
1
Muito Pequeno
0,05-0,075
2
Pequeno
0,075-0,15
3
Moderado
0,15-0,3
4
Alto e muito alto
>0,3
Relação entre dano e deformação horizontal
Fonte: Apud Laefer (2001)
2.2.3. EFEITOS DA DISTORÇÃO ANGULAR
Os efeitos da distorção angular gerados pela movimentação das fundações
são extremamente desagradáveis gerando incômodos aos moradores, e em alguns
casos podendo levar a estrutura até mesmo ao seu colapso. O caso mais famoso de
distorção angular conhecido no Brasil é do edifício Núncio Malzoni de 17 andares
situado na Avenida Bartolomeu de Gusmão em Santos-SP, (figura 3.0) que em 2000
virou noticia nacional ao ser colocado novamente no prumo. Construído em 1967
sobre um bolsão de argila marinha está edificação sofreu um desaprumo de 2,1m e
vinha crescendo a cerca de 1 cm por ano até o inicio das obras em 1998 e caso não
tivesse sido realinhado teria sofrido colapso em no Máximo 7 anos, segundo
engenheiro responsável pela obra. A cerca de 100 edificações com o mesmo
problema no litoral santista isso se dá porque naquela época, a tecnologia de
fundações não era desenvolvida o suficiente para fornecer soluções econômicas aos
21
construtores. A opção foi utilizar fundações apoiadas diretamente sobre a primeira
camada de areia existente.
Sob essa camada, na maior parte da Orla, temos uma espessa faixa de
sedimentos depositados ao longo de séculos, conhecidos como argila marinha, cuja
consistência é muito frágil. Essa argila suporta uma carga muito pequena e o prédio,
bastante pesado, quando apoiado diretamente na areia, pode, em determinadas
circunstâncias, começar a afundar
Os incômodos sofridos pelos moradores em uma situação como essa são
inúmeros e vão do mal estar pelo aparecimento de trincas, falta de nivelamento do
piso, portas e janelas que não fecham e até mesmo a completa desvalorização do
imóvel no caso do Núncio os moradores ainda tiveram que abandonar o imóvel
durante a execução das obras.
O desempenho das fundações não são as únicas causas do aparecimento de
fissuras nas edificações, outras causas também são bastante conhecidas como:
Dilatação térmica, falta de vergas e contra-vergas, desaprumo da edificação,
acomodação estrutural.
FIGURA 2.2
Edifício Núncio Malzoni, desaprumo de 2,1m
Fonte: A tribuna de Santos (2001)
22
2.3.
INVESTIGAÇÕES DO SUBSOLO
2.3.1. Ausência, insuficiência, Falha ou má interpretação das investigações
geotécnicas.
As patologias de fundações relacionados à falta de uma adequada
investigação geotécnica ocorrem com uma maior intensidade em obras de pequeno
porte onde o custo em relação ao preço final da obra acaba tornando inviável
economicamente tais procedimentos. Isto é muito preocupante, pois tais dados são
necessários para que se tenha certa garantia de segurança, evitando gastos futuros
com reforços que certamente vão custar muitas vezes mais do que uma
investigação inicial satisfatória.
Em alguns casos nem a investigação inicial é garantia de um bom
desempenho das fundações, isso ocorre quando existe ausência de dados
necessários a compreensão dos laudos ou até mesmo má interpretação dos
mesmos. Segundo Milititsky, Consoli, Schnaid (2005) Seguem a seguir alguns casos
de problemas relacionados a investigações geotécnicas.
• Ausência de investigação do subsolo é uma das mais comuns das causas de
problemas que comprometem as fundações, esta ausência esta ligada a falta
de conhecimento da importância dessa investigação.
• Falha do Projetista ao analisar laudos de campo, falha em equipamentos de
medição, fraudes em apresentação de resultados, adoção de procedimentos
inadequados
• Numero insuficiente de numero de sondagens ou ensaios para áreas
extensas ou de subsolo variado, eventualmente cobrindo diferentes unidades
geotécnicas (causa comum de problemas em obras correntes, pela
extrapolação indevida de informações)
• Profundidade de investigação insuficiente, não caracterizando camadas de
comportamento distinto, em geral de pior desempenho, também solicitadas
pelo carregamento
• Propriedades de comportamento não determinadas por necessitar ensaios
especiais (expansibilidade, colapsibilidade etc.) casos especiais serão
tratados no item 2.4
23
É bom lembrar para uma adequada investigação deve se seguir as normas
ABNT NBR 6122/1996; ABNT NBR 8036/1983 e fazer de uso da experiência e do
bom senso.
2.4.
CASOS ESPECIAIS
As dificuldades de se planejar um programa racional de investigação podem
ser acrescidas de ocorrencias especiais, tais como: influencia da vegetação, solos
colapsiveis, solos expansiveis, zonas de mineraçãozonas cársticas e ocorrência de
matacões, que podem resultar de patologias importantes e custos elevados de
recuperação, daí a necessidade de se fazer uma investigação bastante minuciosa
do solo onde pretende-se construir. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado –
CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005).
2.4.1.
INFLUÊNCIA DA VEGETAÇÃO
A vegetação proxima de uma edificação, pode causar interferência física com
suas raíses ou pela modificação do teor de umidade do solo. O segundo efeito e
menos conhecido e ocorre da seguinte forma, as raízes extraem água do solo para
seu crescimento e vida, modifecando o teor de umidade do solo. Em alguns solos
como o argiloso isto pode causar variações volumétricas; consequentemente,
qualquer edificação nesta área apresentará movimento e provavelmente patologia
da edificação por causa de recalques localizados como podemos ver na figura
abaixo (figura 2.2), . (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI,
2005), (modificado – SCHNAID, 2005)
24
FIGURA 2.3
Patologia da edificação por causa da influência da vegetação
Fonte: Patologia das Fundações (2005)
2.4.2 COLAPSIBILIDADE DO SOLO
Solos colapsiveis, tambem conhecidos como solos porosos, devidos aos
macroporos que os constituem. O colapso ocorre por causa de um arranjo das
partículas, com variação de volume, causado pelo aumento do grau de saturação do
solo, sendo dependente das seguintes condições:
• Estrutura do solo parcialmente saturada;
• Tensões existentes para desenvolver o colapso;
• Rompimento dos agentes cimentantes.
A ocorrência de acidentes de maiores proporções por colapso da estrutura do
solo está normalmente associada a vazamento de canalizações pluviais ou cloacais,
reservatórios, piscinas, etc..., nas quais a água é liberada em grande quantidade
pelo terreno, ocasionando variações da umidade e provocando o colapso, na figura
abaixo temos uma noção das incidências dos solos colapsíveis (figura 2.3).
(modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI, 2005), (modificado –
SCHNAID, 2005)
25
FIGURA 2.4
Localização de solos colapsíveis.
Fonte: (Ferreira, 1981)
2.4.3. SOLOS EXPANSIVEIS
São aqueles que apresentam argilo-minerais expansivos nos grãos que
compõe a fração argila, e é responsável por grande variação de volume destes
materiais, decorrentes de mudanças do teor de umidade. Controlar a variação de
umidade nos solos expansivos é uma tarefa difícil, tendo em vista que a água pode
deslocar-se em variadas direções e ouros fatores podem influenciar nas variações
de umidade, como chuvas, vegetação, nível do lençol freático e regime de chuvas.
Este tipo de comportamento provoca problemas especialmente em fundações
superficiais.
Existem três procedimentos básicos para reduzir ou evitar efeitos de solos
expansivos sobre fundações e estruturas (Peck, 1974): isolar a estrutura dos
materiais expansivos, reforçar a estrutura para resistir aos esforços provocados
pelas forças de expansão e eliminar os efeitos de expansibilidade. Estes
procedimentos podem ser utilizados individualmente ou em combinação, contudo, o
mais utilizado é o isolamento da estrutura. (modificado – MILITITSKY, 2005),
(modificado – CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)
26
2.4.4. ZONAS DE MINERAÇÃO
Este problema é bastante limitado no Brasil, devido ao pequeno numero de
situações que esta condição ocorre. Este tipo de problema esta ilustrado na figura
abaixo (figura 2.4). Quando este tipo de situação ocorre, temos a possibilidade de
implantação das fundações apoiadas sobre o topo das galerias, quando a condição
de estabilidade pode ser garantida, ou abaixo da cota inferior, quando tal situação
não pode ser assegurada. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado –
CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)
FIGURA 2.5
Fenômeno de subsidência em áreas de mineração
Fonte: Patologia das Fundações (2005)
2.4.5 ZONAS CÁRSTICAS
As zonas cársticas são caracterizadas como um carste residual, constituído
por vários morrotes de pequenas dimensões, que em sua totalidade, abrigam uma
centena de cavidades, dentre elas, sítios arqueológicos e paleontológicos. Estes
dois conjuntos cársticos são considerados como uma única unidade geológica, onde
os morros individualizados são escamas calcárias, basculadas por uma fase
tectônica de cavalgamento (Rodet, 1997). A ocorrência de zonas compostas de
carbonato de cálcio e magnésio, podem também levar a problemas com fundações.
Deve-se dar uma maior atenção em locais onde possa haver a ocorrência de rochas
calcárias realizando-se um criterioso programa de investigações de campo. As
mudanças nessas rochas ocorrem de forma mais rápida do que a de outros
materiais geológicos (figura 2.6) e (figura 2.7), e por este motivo pode levar a um
27
mau desempenho das fundações. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado –
CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)
FIGURA 2.6
Zonas cársticas de rochas calcárias
Fonte: desconhecida
FIGURA 2.7
Rochas calcárias desgastadas
Fonte: desconhecida
28
2.4.6 OCORRÊNCIA DE MATACÕES
Fragmento de rocha maior do que bloco e que, na escala de Wentworth de
uso principal em sedimentologia, tem diâmetro maior do que 25 cm, apresentando,
muitas vezes, formas esferóides (figura 2.7). Estes fragmentos ainda não sofreram
decomposição e estão alojados no solo residual. Os matacões podem ter várias
origens: formação in situ como blocos não intemperizados, muitas vezes redondos
por esfoliação esferoidal, remanescente da erosão do solo, ou como material
sedimentar originado por desgaste erosivo em rios, em leques aluviais, junto a
falésias com o embate de ondas, por transporte glacial .
A
presença
desses
matacões pode gerar problemas na interpretação dos resultados de uma sondagem, pois se
não forem feitos um numero suficiente de investigações, esses matacões podem ser
confundidos com a ocorrência de perfil de rocha continua, o que pode induzir a elaboração
de um projeto de fundação não compatível com a realidade do solo. (modificado –
MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)
29
FIGURA 2.8
Matacões
Fonte: (Milititsky, 2005)
2.5 DETERIORAÇÕES DOS MATERIAIS
É muito importante levar em consideração a ação dos elementos naturais e
agressivos em qualquer projeto de engenharia onde se tem elementos estruturais
em contato com o solo ou com a água.
2.5.1 Concreto
O concreto é um dos materiais mais utilizados na construção civil; Por ter
uma utilização bastante eclética, o concreto armado tem sido utilizado nos mais
variados tipos de meio ambiente. Com isso, faz-se necessário a execução de obras
duráveis de acordo com a agressividade a qual elas estão expostas, além de resistir
adequadamente às solicitações mecânicas.
Até pouco tempo, o concreto era visto como o material de maior durabilidade.
Mas, nas últimas décadas, são cada vez maiores os índices que indicam que esta
durabilidade está sendo comprometida. Isto pode ser atribuído ao grande
crescimento da aparição de manifestações patológicas. Devido ao elevado grau de
30
deterioração, e a freqüência com que as manifestações patológicas vêm
acontecendo em estruturas de concreto situadas nos mais diversos tipos de
ambientes, é de suma importância o conhecimento das principais causas e
conseqüências dos ataques provenientes de cada um destes ambientes.
O estudo da durabilidade das estruturas de concreto tem evoluído devido ao
melhor conhecimento dos mecanismos de transporte de agentes agressivos ao
concreto. O Comitê 201 do American Concrete Institute (ACI) define durabilidade do
concreto de cimento Portland, como sendo a sua capacidade de resistir à ação das
intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração.
Para Neville, o concreto é considerado durável, quando desempenha as
funções que lhe foram atribuídas, mantendo a resistência e a utilidade esperada,
durante um período de vida previsto.
E acrescenta ainda, que a durabilidade do concreto não implica uma vida indefinida,
nem suportar qualquer tipo de ação.
Seguindo esta linha de raciocínio, Metha e Monteiro dizem que nenhum
material é essencialmente durável; e justificam afirmando que, como um resultado
das interações ambientais, a microestrutura e as propriedades dos materiais mudam
ao longo do tempo.
De Souza define como durabilidade, o parâmetro que relaciona a aplicação
das características da deterioração do material do concreto e dos sistemas
estruturais, a uma determinada construção, individualizando-a através da avaliação
da resposta que será dada aos efeitos da agressividade do ambiente.
No entanto, podemos constatar que a durabilidade do concreto está
intimamente ligada com a agressividade que o meio proporciona; além da boa
execução e utilização das estruturas.
A seguir algumas causas químicas e eletroquímicas da deterioração do
concreto:
• Reação álcali-agregado:
A reação álcali-agregado é um dos fenômenos deletérios mais importantes
que podem ocorrer no concreto. Consiste, basicamente, numa reação química em
que alguns constituintes do agregado reagem com hidróxidos alcalinos, que estão
dissolvidos na solução do concreto. Essa reação tem sido comumente, dividida em
31
três tipos: Reação Álcali-Sílica (RAS), Reação Álcali-Sílica-Silicato (RASS) e Reação
Álcali-Carbonato (RAC). A principal delas e a que mais ocorre no Brasil, é a reação
entre a sílica reativa contida nos agregados, a cal liberada pelo cimento, e os álcalis
(sódio e potássio) da pasta de cimento. . Os vários tipos de sílica presentes nos
agregados reagem com os íons hidroxila presentes nos poros do concreto. A sílica,
agora dissolvida, reage com os álcalis sódio e potássio formando um gel de álcalisílica, altamente instável. Uma vez formado, o gel começa a absorver água e a
expandir-se, ocupando um volume maior que os materiais que originaram a reação.
A água absorvida pelo gel pode ser parte da que não foi usada para a hidratação do
cimento, água existente no local (reservatório, por exemplo), água de chuva e, até
mesmo, água condensada da umidade do ar. Se o gel estiver confinado pela pasta
de cimento seu inchamento implica na introdução de tensões internas que,
eventualmente, podem causar fissuras no concreto .
• Reação com íons sulfatos
O ataque às estruturas de concreto por íons sulfato provenientes da água do
mar, águas e solos sulfatados é fenômeno já bastante conhecido, que ocasiona
fissurações, expansões e comprometimento da sua vida útil. Os sulfatos reagindo
com os produtos de hidratação do cimento formam gipsita e etringita secundária
que, por seu caráter expansivo, levam à deterioração do concreto. Casos de
patologias do concreto decorrentes do ataque por sulfatos em ambientes isentos
desses íons têm sido registrados na literatura. Esses ataques derivam supostamente
da ação de íons sulfatos internos ao concreto, provenientes de seus constituintes,
quais sejam o cimento, os agregados ou a água de amassamento. São
apresentados resultados de ensaios químicos, físico-mecânico e mineralógicos
realizados com o intuito de avaliar a inter-relação entre o tipo de cimento utilizado,
as formas de patologia, e os mecanismos de formação dos agentes mineralógicos
responsáveis pelas patologias, como contribuição para adoção de medidas
preventivas para evitá-las.
• Carbonatação
O concreto quando exposto aos gases como o gás carbônico (CO2), o
dióxido de enxofre (SO2) e o gás sulfídrico (H2S), pode ter reduzido o pH da solução
existente nos seus poros. A alta alcalinidade da solução intersticial devido,
principalmente, à presença do hidróxido de cálcio, Ca (OH)2, oriundo das reações
de hidratação do cimento, também poderá ser reduzida. Tal perda de alcalinidade,
32
em processo de neutralização, por ação, principalmente, do CO2 (gás carbônico)
que transforma os compostos do cimento em carbonatos é um mecanismo chamado
de carbonatação.
A armadura, quando envolvida por concreto carbonatado, pode sofrer
corrosão como se estivesse exposta à atmosfera, sem qualquer tipo de proteção,
com a agravante de que a umidade perdura, no interior do concreto, por tempo
bastante
superior
do
que
se
estivesse
exposta
ao
ar.
O concreto é um material que absorve a umidade do ambiente com muita facilidade
e, em contrapartida, seca muito devagar.
• Ataque dos íons Cloreto:
Os íons cloretos atacam as armaduras do concreto através de um fenômeno de
natureza eletroquímica e a intensidade dos ataques pode variar dependendo do da
porosidade do concreto e da falta de cobrimento.
Tais íons podem estar presentes no concreto através de várias fontes: da água
de amassamento, de certos aditivos, da impureza dos agregados e da atmosfera,
principalmente em locais perto do mar.
• Reações com ácidos:
Na reação entre concreto e ácido a ação do íon hidrogênio provoca geralmente
a formação de produtos solúveis que ao serem transportadas para o interior do
elemento de concreto acabam deteriorando o mesmo. Os ácidos mais perigosos
para o concreto são: inorgânicos (clorídrico, sulfídrico, sulfúrico, nítrico, carbônico) e
orgânicos (acético e láctico)
2.5.2. Aço
As estacas de aço utilizadas em solos naturais, ar ou água devem ser
dimensionadas com base a combater a corrosão do aço. No caso de ambientes
marinhos, agressivos ou aterros, ou até mesmo em ambientes suscetíveis a
variação do nível de água. A ação da corrosão deve ter uma atenção especial do
projetista. É também importante observar que segundo (Corus Contruction Centre,
2003) elementos metálicos para sempre enterrados em solo natural usualmente não
são afetados de forma significativa por degradações sendo usado uma taxa de
corrosão de 0,015mm/face/ano a nível de calculo. Abaixo segue tabela com valores
33
de corrosão em estacas metálicas em solos, acima e abaixo do lençol freático e em
água doce e água do mar.
2.5.3. Madeira
Segundo (Milititsky, Consoli e Schnaid 2005) no Brasil as estacas de madeira
são usadas como fundações de estruturas provisórias, mais em certas regiões e
circustâncias ela tem uso como elementos de suporte permanente. Mais essas
estruturas tambem sofrem com os elementos naturais os mais comuns são os
ataques biologicos, insetos ou moluscos. E quando estão na água essas estacas
apodrecem se no ambiente ouver a variação do nivel de água, a degradação ocorre
com mudanças fisicas e quimicas podendo apresentar mudança na coloração,
amolecimento e variação de densidade.
2.6.
CASOS DE INSTABILIDADE PÓS - PROJETO
Mesmo se fazendo tudo certo como: selecionar os materiais, escolher o tipo
mais apropriado de fundação para cada caso, realizar os estudos e verificações
pertinentes ao solo, podem ocorrer problemas nas fundações da residência, pois ela
também sofre influencia de outras naturezas, em virtude dessa situação
explanaremos neste capitulo um pouco sobre estas possíveis influências.
2.6.1 ALTERAÇÕES RELATIVAS AO USO DA EDIFICAÇÃO
Quando projetamos uma edificação, temos que ter informações precisas
sobre a utilização da mesma, tendo em vista que iremos projetar a superestrutura
para agüentar uma carga compatível com sua utilização, contudo se após a obra
concluída o proprietário mudar sua utilização, esta mudança pode prejudicar a
estrutura, considerando que sua carga irá exceder o limite para qual a mesma foi
projetada, podendo até entrar em colapso, ex: se projetamos uma edificação para
uso residencial e posterior a execução ela é utilizada como deposito de materiais de
construção. Esta mudança de uso e de sobrecarga pode afetar a fundação,
causando sérios danos a ela.
34
2.6.2. AMPLIAÇÕES E MODIFICAÇÕES NÃO PREVISTAS EM PROJETO
ORIGINAL
É bastante comum a adição de mezaninos, andares e outros elementos que
podem sobrecarregar as fundações da edificação, todas essas novas situações
podem exceder o limite original de carga da fundação existente ou causar recalque,
o que vai resultar no aparecimento de fissuras e outros problemas já visto
anteriormente no trabalho.
2.6.3. MOVIMENTO DO SOLO DECORRENTE DE FATORES EXTERNOS
Muitos são os problemas decorrentes de movimentação ou instabilidade do
solo,
da
qual
depende
diretamente
a
estabilidade
das
fundações.
Esta
movimentação do solo pode ser causada por diversos motivos, que apresentamos a
seguir.
2.6.4. ALTERAÇÃO DO USO DOS TERRENOS VIZINHOS
Quando uma nova é construção feita sem os cuidados essenciais, para que
as construções ao seu redor não sejam afetadas por ela, isto pode se tornar um
problema com elevadas proporções, tendo em vista que não estamos falando
somente de bens materiais e sim de vidas humanas. Ao se executar uma edificação
devemos tomar alguns cuidados como a colocação de juntas entre as edificações
para que quando a nova edificação carregue suas fundações não danifique a
edificação lateral causando trincas a ela.
2.6.5. EXECUÇÃO DE GRANDES ESCAVAÇÕES PRÓXIMAS A EDIFICAÇÕES
As escavações provocam uma movimentação do solo junto a elas, em razão
da perda de material ou rebaixamento do lençol freático com o adensamento de
solos saturados. Os efeitos nas vizinhanças dependem diretamente da estabilidade
das fundações das mesmas e da sensibilidade aos recalques. O movimento do solo
que resulta somente do processo construtivo depende da técnica empregada. O
movimento causado por estas escavações podem causar danos as estruturas
existentes na vizinhança e resultar danos as mesmas, quando isto ocorrer é
importante acompanhar a evolução dos efeitos, através de um cuidadoso controle de
recalques, fissuras, desaprumos, etç. Nos casos em que se faz necessário uma
intervenção para garantir a segurança de construções afetadas, tem que se
35
avaliarem os efeitos das ações reparadoras propostas para se evitar danos ainda
maiores. (modificado – MILITITSKY, 2005), (modificado – CONSOLI, 2005),
(modificado – SCHNAID, 2005)
2.6.6. ROMPIMENTO DE CANALIZAÇÕES ENTERRADAS
Problemas de rompimento de canalizações enterradas podem conduzir a
complicações para a obra, pode causar o carregamento de solo, originando vazios e
o solapamento das fundações existentes. (modificado – MILITITSKY, 2005),
(modificado – CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)
2.6.6. AÇÃO DOS ANIMAIS
Existem situações em que ocorre a ação de animais, como: formigas, cupins
e tatus, que causam o aparecimento de consideráveis vazios abaixo das fundações,
o que provoca sua movimentação sob carga. (modificado – MILITITSKY, 2005),
(modificado – CONSOLI, 2005), (modificado – SCHNAID, 2005)
2.6.7. VIBRAÇÕES E CHOQUES
A cravação de estacas por esforços dinâmicos ou o uso de equipamentos de
vibração, muitas das vezes afetam os elementos das fundações já implantados. A
ocorrência de recalques significativos de fundações devido à cravação de estacas,
não é muito comum, contudo quando essas vibrações acontecem em solos não coesivos ela é rapidamente atenuada, já quando é em solos coesivos, essas
cravações propagam-se a grandes distâncias. Alguns autores recomendam que
sejam tomadas algumas medidas para auxiliar na cravação de estacas, como:
• Usar estacas com menor área de seção transversal possível;
• Executar um pré-furo;
• Usar pequenas alturas para a queda do martelo;
• Usar energia de impacto muito alta somente em solos coesivos.
36
2.7.
DANOS ARQUITETÔNICOS, FUNCIONAIS E ESTRUTURAIS
Os danos em uma edificação podem ser definidos como qualquer
manifestação que possa ocasionar transtornos no uso do imóvel mesmo este sendo
apenas estético os tipo de danos são divididos em três categorias.
Arquitetônicos, são aqueles que comprometem somente a estética da
edificação, como por exemplo, trincas em paredes, rompimento de esquadrias,
painéis de vidro, mármores, etc. Sendo o reforço neste caso optativo.
Os Funcionais são aqueles que causam o mau funcionamento das instalações
prediais como, por exemplo, rompimento de tubulações hidráulicas e sanitárias,
desgaste excessivo dos trilhos-guias dos elevadores, a partir de certo ponto é
necessário o reforço uma vez que podem gerar transtornos no uso da edificação.
E os estruturais quê são aqueles que causam danos a estrutura propriamente
dita, pilares, vigas e Lajes. Nesta situação o reforço e sempre recomendado, pois a
ausência dele pode gerar o colapso da estrutura.
3.0
EXECUÇÃO E RECUPERAÇÃO DE FUNDAÇÕES
3.1
PROJETO E EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES
Para se elaborar um bom projeto de fundação deve-se realizar algumas
etapas preliminares, que são: investigação do subsolo, levantamento de cargas,
topografia, vizinhos, concepção do projeto, detalhamento do projeto e por fim o
acompanhamento dos serviços. Na fase de detalhamento do projeto, elaboram-se as
plantas para execução, especificações e método executivo, acompanhar os serviços
é de extrema importância para se verificar a boa execução dos mesmos, levantar a
quantidade de cargas que as fundações irão suportar e essencial, os demais itens
que citamos neste parágrafo já foram comentados anteriormente neste trabalho.
Neste parágrafo podemos ter uma idéia de quanto cada fase é importante para o
bom andamento do projeto e da obra, devendo ser obedecido todos os processos
citados acima.
3.2.
REFORÇO DE FUNDAÇÕES
3.2.1 Conceito de reforço de fundação
Reforço da fundação é uma intervenção no sistema estrutural da edificação
original visando aumentar a segurança da fundação original. Ela se torna necessária
em virtude do mau desempenho ou do aumento do carregamento por mudanças do
37
tipo de uso da edificação, tornando as fundações existentes ineficientes. É bom
salientar que a ausência de investigações geotécnicas ou a má interpretação dos
resultados da investigação também são causas para o mau desempenho das
fundações.
3.2.2 Tipos de solução
Quando se fala de reforço de fundação existem dezenas de tipos de soluções
que são usadas de acordo com características especiais de cada caso como, por
exemplo: tipo de fundação existente, nível de água, tipo de solo, espaço físico e etc.
que devem ser analisadas muito minuciosamente até chegar à solução ideal. Gotlieb
1998 relaciona alguns tipos de soluções em reforço de fundações:
a) Reparo ou reforço dos materiais
Trata-se
de
um
problema
tipicamente
estrutural,
não
associado
à
transferência de carga para o solo. Estes seriam os casos de, por exemplo,
agressão ao concreto corrosão das armaduras quem compõem sapatas, estacas,
tubulões, blocos de coroamento e etc.
b) Enrijecimento da estrutura
Ocorre quando é necessário a diminuição dos recalques diferenciais, este
enrijecimento poderia ser alcançado através de implantações de vigas de rigidez
interligando as fundações ou a inclusão de peças estruturais capazes de gerar o
travamento da estrutura.
c) Aumento da área de apoio
Estes reforços são muito usados quando ocorre aumento das cargas originais
da estrutura e constitui-se na ampliação da seção da sapata ou do tubulão
caracterizado pelo chumbamento de ferragens na peça existente, apicoamento de
suas superfícies e o uso de resinas colantes e traços especiais para dar aderência
do concreto novo com o velho.
d) Estacas prensadas
Constitui-se na instalação de segmentos de estacas que podem ser de perfis
metálicos ou de concreto que variam e 0,5 a 1,00 metro cravadas com auxilio de
macaco hidráulico reagindo com um dispositivo de reação que na maioria das vezes
se trata da própria estrutura existente. Este tipo de reforço Será mais bem detalhado
posteriormente
e) Estacas injetadas
38
Estas estacas são executadas por perfuração com circulação de água e os
equipamentos para execução deste tipo de estaca caracterizam-se por suas
pequenas dimensões, permitindo o acesso a locais com limitações de altura. E tem
vantagens de não causar vibrações porem injeção e circulação de água podem
gerar instabilidade nas fundações
f) Estacas Convencionais
Este tipo de estaca só pode ser usada em casos onde haja altura suficiente
para a instalação de um bate estacas, é possível considerar-se o emprego de
estacas metálicas por perfis soldados, laminados, trilhos ou tubos de parede grossa.
É bom lembrar que este tipo de estaca gera muita vibração o que poderia prejudicar
ainda mais a instabilidade das fundações já doentias.
g) Sapatas, Tubulões, e Estacas adicionais
Consiste da instalação de mais apoios, por meio do acréscimo de sapatas,
tubulões ou estacas de tal forma a reduzir o carregamento nas fundações originais.
3.2.3. Condições para escolha do tipo de reforço
Existem inúmeras variantes para a escolha do tipo de reforço a ser executado
elas estão dividas em quatro categorias. Técnicas, econômicas, exeqüibilidade e
segurança, as técnicas dependem das características basicamente da edificação e
do solo, por exemplo, e engenheiro responsável deve verificar se a estrutura da
edificação está apta a receber os novos apoios ou se precisa de um enrijecimento
na estrutura como também calcular a novas cargas quem vão passar a atuar em
cima das novas fundações evitando o risco de sobrecargas.
A econômica diz respeito aos custos envolvidos e se o proprietário tem
condições de arcar com os mesmos.
Na condicionante de exeqüibilidade são levados em consideração métodos
construtivos como, por exemplo, o acesso de equipamentos, muita vezes um projeto
de reforço pode se tornar inviável, pois não é possível o acesso das maquinas ao
local desejado.
E a condicionante Segurança que diz respeito ao acesso do pessoal com
segurança ao local de trabalho, devem ser verificados se o local não gera nenhum
risco a integridade dos trabalhadores e o uso de equipamentos de proteção coletiva
e individual.
39
3.2.4. RECUPERAÇÃO DE NÍVEL E PRUMO
Como foi comentado anteriormente a distorção angular pode causar alguns
desconfortos aos ocupantes do imóvel, dentre esses desconfortos estão o desnível e
desaprumo, que na maioria dos casos, o cliente quer que sejam regularizados
voltando o mais próximo do normal possível. Contudo este procedimento de
recuperação exige alguns critérios de segurança, pois tem que se monitorar com
muito cuidado as movimentações do conjunto estrutural e se calcular a redistribuição
de cargas em vigas e nos pilares, tendo em vista que esses elementos estruturais da
edificação devem suportar esse novo deslocamento de forma eficaz.
4.0.
O CASO DE REFORÇO DAS FUNDAÇÕES DE UMA RESIDÊNCIA
4.1.
Introdução
Neste capítulo, trataremos com maior detalhe do caso da patologia da
fundação de uma residência que sofreu uma inclinação bastante considerada e por
este motivo passou por uma recuperação na qual optou se pela utilização de
estacas mega. No estudo do caso explanaremos os motivos que levaram a escolha
do tipo de reforço, método executivo dos serviços, características do terreno, custos
do reforço, elaboração do projeto de reforço e etç...
4.2. Características da edificação
A estrutura a casa é composta de 2 (dois) pavimentos em concreto armado,
laje convencional maciça e forro em madeira, as vedações são feitas de alvenaria
em blocos cerâmicos e a cobertura em telhas cerâmicas com telhas cerâmicas e
estrutura de madeira.
As
fundações
foram
executadas
em
alicerce
corrido
nas
dimensões
0,30x0,30x0,30 metros e blocos e concreto ciclópico de 0,50x0,50x0,50 metros
em baixo de cada pilar.
Essas informações foram obtidas através de escavações e inspeções na
edificação
4.3. Características do terreno
A edificação esta localizada na Rua Diogo Moia entre Rua Dom Romualdo de
Seixas e av. Almirante Wandenkolk, no bairro do Umarizal, região metropolitana de
Belém. O terreno mede 11,70 x 25,00m que da um total de 292,5m 2 e tem área
40
construída de 10,45 x 20,84m totalizando uma área de 217,78m 2, contudo a
construção possui dois pavimentos o que totaliza 435,56m 2.
Para podermos definir um projeto de fundação e retro-analisarmos a
existente, era necessário realizarmos um estudo do subsolo, como visto
anteriormente, por este motivo foi realizado uma prospecção geotécnica do tipo
SPT, no dia 01/03/2007, e outra nos dia 02/03/2007. Após esta investigação obtevese dois laudos de sondagem, um do início da casa e outro do final da casa (figuras
4.0 e 4.1) respectivamente, com os laudos podemos observar claramente, que
ambos apresentam nível d`água muito próximo da superfície do terreno.
Figura 4.0
Perfil do solo parte frontal da casa
Fonte: WS Geotécnia (2007)
41
Figura 4.1
Perfil do solo fundos da casa
Fonte: WS Geotécnia (2007)
4.4.
Histórico da edificação
A edificação em questão é antiga e já apresentava este problema de recalque
antes de ser vendida, contudo seu antigo proprietário, o “camuflou” nivelando o solo
da residência e as esquadrias, mas o problema não foi solucionado, pois se tomou
apenas medidas estéticas para que a mesma fosse vendida sem que se
desvalorizasse, obrigando a nova proprietária a arcar com os custos da execução
dos serviços, uma vez que a casa encontra-se alugada, e ela não podia perder o
42
valor do aluguel. Por este motivo os serviços foram executados com os inquilinos
dentro do imóvel.
4.5.
Análise do Problema
4.5.1. Revisão do projeto
A análise inicial foi em busca de informações como projetos arquitetônicos
estruturais e de fundações que ajudassem na analise das causas da patologia.
Através das dimensões atuais da casa foi elaborado um novo projeto de cargas que
irão atuar sobre as novas fundações. Com o auxilio de prumos Foi constatado dois
níveis de inclinação na casa o primeiro de 1,51% considerado de grau moderado e o
segundo de 0,51% considerado de muita pequena gravidade, segundo Apud Laefer
(2001)
Figura 4.2
Corte transversal com inclinação indicada
43
Figura 4.3
Concentração de trincas
Figura 4.4
Trincas
44
Figura 4.5
Verificação do grau de inclinação feita com prumo
4.5.2. Retro-análise das fundações
As escavações e investigações no subsolo da casa mostraram que a antiga
fundação da residência foi executada em alicerce corrido nas dimensões de 0,3m x
0,3m e blocos de concreto ciclópico com dimensões de 0,5m x 0,5m x 0,5m abaixo
dos pilares. Como não existe metodologia para o calculo deste tipo de fundação
devido sua simplicidade, ficando a cargo da experiência do projetista todo seu
dimensionamento, detalhamos a capacidade de suporte do solo onde foi assentada
a fundação.
Carga estimada da residência = 2,35 Tf/m
Área de suporte (Alicerce) = 0,3 m2/m
Tensão gerada pelo alicerce= 2,35Tf / 0,3 m2 = 7,83 Tf/m2
Tensão Admissível do solo = 8Tf/m2
Coeficiente de segurança da fundação = 8/7, 83= 1,02
45
Como visto o coeficiente de segurança está muito próximo de 1(um) o que
não garante a segurança da estrutura e logo abaixo desta camada existe uma
camada de argila orgânica que em decorrência do peso extra, pode ter sofrido
adensamento ocasionando em recalques diferenciais na casa.
4.6.
REFORÇO DAS FUNDAÇÕES
4.6.1 Elaboração do projeto de reforço
Para garantir a boa eficiência das novas fundações seria necessário
atravessar a camada de argila mole, entretanto, equipamentos necessários para
executar fundações profundas são grandes e difíceis de transportar não sendo
possível sua utilização, optou-se então pelo método de estaca mega.
O dimensionamento da estaca foi realizado pelos métodos de Aoki-Velloso e
Décourt-Quaresma os quais mostram que a 7 (sete) metros de profundidade as
estacas atingiriam a capacidade de suporte necessário.
Método de Aoki-Velloso
PU=PL+PB
PU=Capacidade de carga última
PL=Capacidade de carga lateral
PB=Capacidade de carga de ponta
PB= (K x NB x AB) / F1
K=Coeficiente de correlação com resultado do cone
NB=Valor de Nspt da base (ponta) da estaca
AB=Área da base (ponta) da estaca
F1=Coeficiente de correlação de resistência de ponta
PL=∑(α x KH x NM x P x ΔL) / F2
α=Razão de atrito na camada h
KH=Coeficiente de correlação com resultados do cone na camada h
NM=Valor de Nspt médio na camada h
P=Perímetro da estaca
46
ΔL=Comprimento da estaca na camada h
F2=Coeficiente de correlação de resistência lateral
Tabela 4.0
TIPO DE SOLO
Areia
Areia Siltosa
Areia silto Argilosa
Areia Argilosa
Areia argílo siltosa
Silte
Silte arenoso
silte areno siltoso
Silte argiloso
Silte Argilo Arenoso
Argila
Argila arenosa
Argila areno Siltosa
Argila siltosa
Argila silto arenosa
K
100
80
70
80
50
40
55
45
23
25
20
35
30
22
33
α
0,014
0,02
0,024
0,03
0,028
0,03
0,022
0,028
0,04
0,03
0,06
0,024
0,028
0,04
0,03
Valores de K e α propostos por Aoki-Velloso
Tabela 4.1
TIPO DE ESTACA
Franki
Pré-moldada
Metálica
Escavadas
F1
2,5
1,75
1,75
3,3
F2
5
3,5
3,5
7
Valores de F1 e F2
Dimensionamento de estacas com 7 metros:
PL= (0,02 x 80 x 3 x 0,8 x 2,7) / 3,5 = 2,97 TF
PB= (80 x 6 x 0,04) / 1,75 = 10,97 TF
PU= 2,97 + 10,97 = 13,94TF
Método de Décourt-Quaresma
PU=PL+PB
PU=Capacidade de carga última
PL=Capacidade de carga lateral
47
PB=Capacidade de carga de ponta
PB= C x NB x AB
C= Coeficiente de correlação de ponta
NB= Valor de Nspt de base (ponta) da estaca
AB=Área da base (ponta) da estaca
PL= (NL/3 +1) x AL
AL= Área lateral da estaca em contato com a camada
NL=Valor médio de Nspt ao longo do fuste
Tabela 4.2
TIPO DE SOLO
Argila
Silte argiloso
Silte arenoso
Areia
k
12
20
25
40
Coeficiente k de Décourt-Quaresma
Dimensionamento de estacas com 7 metros:
PB= 40 x 6 x 0,04 = 9,6 TF
PL= 3/3+1 x 2,16 = 4,32 TF
PU= 9,6 + 4,32 = 13,92 TF
Tabela 4.3
Carga de Ponta
Atrito Lateral
Total
Décourt- Quaresma
9,6 TF
4,32 TF
13, 92 TF
Aoki-Veloso
10,97 TF
2,97 TF
13,94 TF
Comparativa Entre métodos
4.6.2. Estaca mega, Conceito e método executivo
Como já foi definida a estaca prensada ou estaca mega é um tipo de
fundação que se caracteriza por ser usada apenas em reforços estruturais e é
cravada estaticamente com isso se tem a ausência de vibrações durante a cravação,
reduzindo os riscos de uma eventual instabilidade que por ventura venha a ocorrer,
48
devido à precariedade das fundações existentes. A seguir segue o procedimento
executivo segundo ABEF:
a) Escavação: A primeira etapa é a escavação de uma vala com dimensões
míninas de 1,00m x 1,50m e profundidade que possibilite a livre movimentação da
equipe e equipamentos, após a escavação deve-se providenciar o esgotamento da
água caso seja necessário. Em alguns casos pode ser necessário o escoramento
das paredes do buraco para que não haja risco de desmoronamento.
b) Transporte de materiais: Após a escavação concluída segue-se a segunda
etapa a transporte de componentes e materiais que deve seguir um plano de
trabalho para permitir o acesso seguro dos materiais equipamentos
c) Cravação a reação: Na terceira etapa já com a estaca posicionada deve-se
acoplar as unidades hidráulicas colocando os calços sob a estrutura de reação e
sobre a cabeça da estaca, inicia-se o carregamento interpondo calços à medida que
se processa a cravação, deve-se continuar inserindo segmentos até a profundidade
de projeto. É importante salientar que a continuidade das estacas deve ser garantida
por meio de solda, rosca ou parafusada dependendo do tipo de estaca utilizada.
Figura 4.6
Cravação à reação
Fonte: Manual de especificações da Abef
d) Preparo do cabeçote e cunhagem: Após a cravação deve ser colocado
sobre a estaca um cabeçote de concreto armado de dimensões 25mx45cmx30cm,
permitindo a colocação de macaco, calços e cunhas. Após a colocação das cunhas
49
necessárias, sob pressão, por meio de batidas, retira-se o macaco de cunhamento.
Caso necessário deve-se colocar uma chapa metálica entre a estaca e o cabeçote.
e) Concretagem: Após a retirada do macaco deve-se executar forma,
deixando espaço para a introdução do concreto, preencher integralmente com
concreto o volume do miolo remanescente distribuindo-o e socando-o manualmente
com uma barra fina. Após o inicio da cura deve-se retirar a forma.
Figura 4.7
Colocação de cabeçote e concretagem
Fonte: Manual de especificações da Abef
f) Reaterro: O reaterro deve ser feito com mistura de solo-cimento de 5% a
10%
50
Figura 4.8
Reaterro com Solo cimento
Fonte: Manual de especificações da Abef
4.3.3. Execução dos serviços:
A execução das estacas Mega ficou sob responsabilidade da WS Geotecnia,
os procedimentos e recomendações obedeceram às recomendações da Abef com
algumas alterações para ganhar velocidade na execução dos serviços às obras
foram finalizadas em outubro de 2007.
A seguir mostramos algumas das etapas de execução do reforço de fundações.
51
Figura 4.9
Estaca Mega
Figura 4.10
Esgotamento da água
52
Figura 4.11
Posicionamento da estaca
Figura 4.12
Cravação à reação
53
Figura 4.13
Execução de blocos sobre estaca
Figura 4.14
Verificação de Nível
54
5.0
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho deixou bastante claro, que para se desenvolver um
projeto de fundações, é necessário e extremamente importante que um profissional
habilitado, com o domínio da técnica, experiência e pode-se dizer até audácia, tome
frente deste, para que o mesmo não tenha nenhum tipo de problema, pois se sabe
que para se obter um bom desempenho de uma fundação tem que se atentar para
uma serie de fatores como: investigação do subsolo, utilização do imóvel, forma de
como foi feita sua execução dentre outros que influenciam diretamente as fundações
como um todo. Contudo se existirem falhas de qualquer que sejam as origens,
podemos ter absoluta certeza de que os métodos que dispomos para a execução de
reforço das fundações estão cada vez mais modernos e ao alcance de boa parte da
população.
Quanto ao caso do reforço executado na residência de que o trabalho trata,
podemos concluir de forma sucinta, que: o método de reforço utilizado, que foi a
estaca mega foi escolhido porque era o mais apropriado para o caso, sua execução
foi acompanhada de forma bastante atenciosa por parte dos profissionais envolvidos
em seu projeto, sua execução também foi feita de forma correta, contudo poderia ter
sido feito um acompanhamento de desnível pós-execução da obra com
equipamentos mais precisos, mas este fato não teve nenhuma influencia negativa na
sua execução e nem neste trabalho, já que foram feitas visitas depois do reforço
executado. Existiu também a preocupação de um acompanhamento das trincas
antes apresentadas, no sentido de saber se ainda avia avanço das mesma, este
avanço não foi constatado.
55
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABEF - Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e
geotecnia. Manual de especificações de produtos e procedimentos, 3. Ed. São
Paulo: PINI, 2004
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 6122: Projeto e
Execução de Fundações, Rio de Janeiro, 1996.
________. NBR 6484: Solo: Sondagens de simples reconhecimento com SPT:
método de ensaio. Rio de janeiro, 1996
________. NBR 6118: Projeto de Estruturas de Concreto. Rio de Janeiro, 2003
ALONSO, Urbano Rodrigues. Exercício de Fundação, São Paulo, Edgard Bluncher,
1991
________. Fundações Profundas, São Paulo, Edgard Bluncher, 1998.
________. Previsão e Controle de Fundações, São Paulo, Edgard Bluncher, 2003
ANDRADE, Alyson Rodrigues; SANTOS, Fabiano Ventura; ZIMMERMANN, Cláudio C.
Monitoramento de Movimentações Verticais em Edificações. COBRAC, Florianópolis,
2000.
COUTINHO, Joana de Sousa. Durabilidade: ataque por sulfatos. [S.1]: FEUP, 2001.
FERNANDES, Fábio Alceu; NEVES, Rodrigo A.; NASCIMENTO, Ney A. Avaliação da
influência da interação Solo-Estrutura na Estabilidade Global de Edifícios de Concreto
Armado. Curitiba, XIII COBRAMSEG, Anais, 2006.
56
FUDESP. Catálogo de Produtos, São Paulo, 5° Ed., 2001.
GRIGOLI, Ademir Scobin. Recuperação de Nível e Prumo e Edifícios com grandes
Recalques Diferenciais. Notas de Aula, 2005
GUSMÃO, Alexandre Duarte. Desempenho de Fundações de Edifícios. Curitiba,
XIII COMBRASEG, Anais, 2006
HACHICH, Waldemar et al. Fundações: teoria e pratica. São Paulo, 2° Ed., PINI,
1998.
HELENE, P. Manual para reparo, reforço e proteção de estruturas de concreto.
São Paulo: PINI, 1992.
METHA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estruturas, propriedades e
materiais. São Paulo: PINI, 1994.
MILITITISKY, Jarbas; CONSOLI, Nilo César, SCHNAID, Fernando. Patologia das
fundações. São Paulo, Oficina de Textos, 2005
MOREIRA, Vicente Custódio; RIPPER, Thomaz. Patologia, Recuperação e
Reforço de Estruturas de Concreto. São Paulo, PINI, 1998.
PRESA, Erudino Pousada; POUSADA, Manuela Carreiro. Retrospectiva e técnicas
modernas de fundação em estacas. Salvador, ABMS – Núcleo Regional da Bahia,
2001.
ROCHA, Aderson Moreira. Curso Prático de Concreto Armado, Vol. 1 e 2 São
Paulo, 20ed. Nobel, 1984.
57
SALAME, Antônio Massoud. Mapeamento das Fundações mais usadas na cidade
de Belém, Belém 2003, UFPA, Departamento de Engenharia Civil, Dissertação de
mestrado.
VELLOSO, D.A.; LOPES, F.R. Fundações – vol. 1. S. Oficina de Textos, 2004.
58
ANEXOS
2 – Projetos arquitetônicos, corte e planta de fundação
59