MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA IFSC CAMPUS CANOINHAS
Professora: Luciana Cristina Da Costa Unidade Curricular: Tecnologia das Construções I
FUNDAÇÕES Toda edificação edificação (em geral) é formada por um conjunto de estruturas formado por: lajes, vigas, pilares e fundações. A este conjunto denomina-se esqueleto estrutural. A estrutura acima da superfície denominamos de supraestrutura; e a que fica abaixo da superfície, de infraestrutura. O esqueleto estrutural tem a finalidade de segurar e manter manter em pé a edificaç edificação ão e também também distribui distribuirr as cargas gas da edifi ificaç cação par para as camadas das mais resist sisteentes tes do solo olo atra través das das funda ndações ões, gara garant ntin indo do,, assi assim, m, a segu segura ranç nçaa da edif edific icaç ação ão,, evitando também os recalques e a segurança do solo para que este não apresente rupturas.
As fundações (infraestrutura) são responsáveis por transmitir as cargas da edificação para o solo. O solo, por sua vez deve resistir aos esforços transmitidos pelas fundações. Portanto as fundações são sempre dimensionadas em fundação do perfil do solo encontrado (através de investigação geotécnica – sondagens) no terreno, o tipo do solo, suas características e principalmente sua capacidade de suporte (tensão admissível). Para projeto e execução de fundações, devem ser observadas as normas técnicas relacionadas, além da NBR 6122 (ABNT, 2010) A transmissão das cargas (lajes-vigas-pilares-fundação-solo) das fundações para o solo pode ser de forma direta ou indireta, conforme ilustração abaixo: Portan Portanto, to, podemos podemos classif classifica icarr os tip tipos os de fundações em:
1. Fundações Diretas ou Rasas 2. Fundações Indiretas ou Profundas
Dentro desta classificação, temos diferentes tipos de fundação: 1 – Rasas: Este tipo de fundação também pode ser chamado de direta. É usada para edificações de pequeno porte como residências ou prédios de dois pavimentos onde as forças de distribuição de suas cargas podem ser facilmente suportadas pela camada do solo logo abaixo da edificação e, geralmente, estão a uma distância inferior a 3,0m. 1.1 Vigas Baldrame: são vigas (elementos estruturais horizontais) de fundação que dão suporte para as paredes, elas podem também estar associadas a amarração, cintamento e equilíbrio das fundações.
Figura exemplificando vigas baldrame.
1.2 Radiers: consiste em uma laje única de concreto armado onde a edificação vai ser inteiramente construída acima desta laje. Elimina qualquer tipo de fundação pontual ou de baldrame, já que ela própria é construída para receber as cargas da edificação. É indicado para pequenas edificações, ou quando as cargas dos pilares forem de mesma grandeza (homogeneidade). Figura exemplificandoa fundação em radier. O radier possibilita rápida execução e com custo baixo. A principal desvantagem do radier, é que todas as instalações (que devem ficar abaixo) precisam ser preparadas antes da concretagem (como podem ser observadas as esperas na figura ao lado). 1.3 Sapatas: Define-se sapata como um elemento de fundação superficial de concreto armado, dimensionado de modo que as tensões de tração nele produzidas não sejam resistidas pelo concreto, mas sim pelo emprego da armadura. As sapatas possuem a vantagem de serem fáceis de serem de rápida execução e de não exigirem o emprego de equipamentos específicos e de transporte, sendo recomendadas principalmente para terrenos homogêneos, evitando-se assim recalques diferenciais. a) Sapata Isolada: Uma sapata isolada recebe as cargas de apenas um pilar ou reações de vigas baldrames, ou seja, cargas pontuais concentrada. As sapatas podem ter vários formatos (quadradas, retangulares ou circulares), mas o mais comum é o cônico retangular, pois consome menos concreto. Na figura ao lado podemos observar duas sapatas isoladas, com e sem forma.
DIMENSIONAMENTO DE SAPATAS ISOLADAS Como já vimos, as sapatas transmitem as cargas dos pilares ao solo, portando cada sapata isolada deverá transmitir a carga advinda do seu pilar ao solo, portanto, para dimensionamento da sapata é preciso saber o
quanto de carga o solo é capaz de resistir, ou seja, é preciso conhecer a tensão admissível do solo (na unidade curricular de geotecnia será abordado o estudo e determinação da tensão admissível do solo). Sendo assim, para o dimensionamento das sapatas devemos considerar que a tensão aplicada no solo deverá ser menor ou igual a tensão admissível do solo.
σ solo ≤ σ admissível Considerando a forma geométrica em planta da sapata, vamos chamar de “A” a dimensão horizontal e de “B” a dimensão vertical. Desta forma, para o pilar da sapata teremos P(a,b) sendo “a” a sua dimensão horizontal e “b” a sua dimensão vertical.
Para encontrar a área (em planta) da sapata podemos utilizar a fórmula: S = 1,05 * N / σ adm Sendo: N = carga do pilar no nível da fundação Para encontrar a área em centímetros quadrados (cm²), entramos na fórmula com “N” em KN (quilo newton) e com a tensão admissível em KN/cm² ** Relembrando **
algumas conversões do SI: (considerando a gravidade = 10 m/s²)
1,0 KN = 100 Kgf 1,0 KN = 1000N 1,0 N = 0,1 Kgf
2ª lei de Newton: em unidades →
Força = massa * aceleração ( N = Kg * m/s² )
Tendo o valor necessário para a área da sapata, utilizamos as fórmulas abaixo para obter as suas dimensões em planta:
A = √ (a / b) * S
B = √ ( b / a) * S
Sendo: a e b as dimensões em planta do pilar P (a,b) A e B as dimensões em planta da sapata S a área necessária em planta para a sapata Para obter “A” e “B” em cm, entramos na fómula com S em cm² e com “a” e “b” em cm.
Exemplo de sequencia de execução de sapatas de concreto armado:
